華北電力大學(xué)科技學(xué)院電子設(shè)計自動化課件9時序邏輯電路的vhdl設(shè)計

1、第9邏輯電路的VHDL設(shè)計 9.1 時鐘信號及復(fù)位方式 9.2 基本觸發(fā)器的VHDL描述9.3 寄存器的VHDL描述9.4 VHDL描述9.5 分頻器的VHDL描述9.6 存儲器的VHDL描述9.7 有限狀態(tài)機的VHDL描述19.1 時鐘信號及復(fù)位方式9.1.1 時鐘邊沿的描述1.完整的時鐘邊沿描述29.1 時鐘信號及復(fù)位方式9.1.1 時鐘邊沿的描述2.簡化的時鐘邊沿描述39.1 時鐘信號及復(fù)位方式9.1.1 時鐘邊沿的描述3.函數(shù)描述49.1 時鐘信號及復(fù)位方式9.1.2 時鐘進程1.時鐘進程的語法格式59.1 時鐘信號及復(fù)位方式9.1.2 時鐘進程2.時鐘進程描述需要注意的問題（1）時鐘

2、進程中的IF語句只能是單分支操作IF語句，不能含有ELSE項。69.1 時鐘信號及復(fù)位方式9.1.2 時鐘進程2.時鐘進程描述需要注意的問題（2）一個時鐘進程只能描述一個時鐘信號。79.1 時鐘信號及復(fù)位方式9.1.3 復(fù)位方式1.同步復(fù)位的VHDL描述89.1 時鐘信號及復(fù)位方式9.1.3 復(fù)位方式2.異步復(fù)位的VHDL描述99.2 基本觸發(fā)器的VHDL描述1. D 觸發(fā)器109.2 基本觸發(fā)器的VHDL描述1. D 觸發(fā)器同步復(fù)位119.2 基本觸發(fā)器的VHDL描述1. D 觸發(fā)器異步復(fù)位129.2 基本觸發(fā)器的VHDL描述2. JK 觸發(fā)器139.2 基本觸發(fā)器的VHDL描述2. JK

3、觸發(fā)器149.2 基本觸發(fā)器的VHDL描述3. T觸發(fā)器159.2 基本觸發(fā)器的VHDL描述3. T觸發(fā)器169.2 基本觸發(fā)器的VHDL描述3. T觸發(fā)器179.2 基本觸發(fā)器的VHDL描述3. T觸發(fā)器189.3 寄存器的VHDL描述1. 數(shù)據(jù)寄存器199.3 寄存器的VHDL描述1. 數(shù)據(jù)寄存器209.3 寄存器的VHDL描述2. 移位寄存器1）單向移位寄存器219.3 寄存器的VHDL描述2. 移位寄存器左移229.3 寄存器的VHDL描述2. 移位寄存器右移239.3 寄存器的VHDL描述2. 移位寄存器2）雙向移位寄存器249.3 寄存器的VHDL描述2. 移位寄存器2）雙向移位寄

4、存器259.3 寄存器的VHDL描述2. 移位寄存器3）循環(huán)移位寄存器269.3 寄存器的VHDL描述2. 移位寄存器3）循環(huán)移位寄存器279.3 寄存器的VHDL描述2. 移位寄存器4）串并轉(zhuǎn)換移位寄存器289.3 寄存器的VHDL描述2. 移位寄存器4）串并轉(zhuǎn)換移位寄存器299.4 計數(shù)器的VHDL描述309.4 計數(shù)器的VHDL描述1. 同步計數(shù)器319.4 計數(shù)器的VHDL描述1. 同步計數(shù)器329.4 計數(shù)器的VHDL描述1. 同步計數(shù)器339.4 計數(shù)器的VHDL描述2. 異步計數(shù)器349.4 計數(shù)器的VHDL描述2. 異步計數(shù)器359.4 計數(shù)器的VHDL描述2. 異步計數(shù)器36

5、9.4 計數(shù)器的VHDL描述3. 加計數(shù)器379.4 計數(shù)器的VHDL描述3. 加計數(shù)器389.4 計數(shù)器的VHDL描述4. 減計數(shù)器399.4 計數(shù)器的VHDL描述4. 減計數(shù)器同步409.4 計數(shù)器的VHDL描述4. 減計數(shù)器419.4 計數(shù)器的VHDL描述4. 減計數(shù)器429.4 計數(shù)器的VHDL描述4. 減計數(shù)器439.4 計數(shù)器的VHDL描述5. N進制計數(shù)器449.4 計數(shù)器的VHDL描述5. N進制計數(shù)器459.4 計數(shù)器的VHDL描述5. N進制計數(shù)器469.4 計數(shù)器的VHDL描述6. BCD碼計數(shù)器479.4 計數(shù)器的VHDL描述6. BCD碼計數(shù)器489.4 計數(shù)器的VH

6、DL描述6. BCD碼計數(shù)器499.4 計數(shù)器的VHDL描述6. BCD碼計數(shù)器509.5 分頻器的VHDL描述1. 偶數(shù)分頻519.5 分頻器的VHDL描述1. 偶數(shù)分頻529.6 存儲器的VHDL描述539.6 存儲器的VHDL描述549.6 存儲器的VHDL描述559.7 有限狀態(tài)機的VHDL描述 有限狀態(tài)機根據(jù)輸出信號是否受輸入信號的影響可以分為兩大類：mealy型和moor型。 其中前者輸出信號受輸入信號影響，而后者輸出信號只決定于各觸發(fā)器的狀態(tài)，不受電路當(dāng)前輸入信號的影響或沒有輸入信號。 VHDL有特定語法可以進行有限狀態(tài)機的設(shè)計，主要方法有兩大類： 一是用枚舉類型定義狀態(tài)機； 二

7、是用常數(shù)定義狀態(tài)機。569.7 有限狀態(tài)機的VHDL描述1. 枚舉類型狀態(tài)機579.7 有限狀態(tài)機的VHDL描述1. 枚舉類型狀態(tài)機589.7 有限狀態(tài)機的VHDL描述1. 枚舉類型狀態(tài)機599.7 有限狀態(tài)機的VHDL描述1. 枚舉類型狀態(tài)機609.7 有限狀態(tài)機的VHDL描述2. 常數(shù)類型狀態(tài)機619.7 有限狀態(tài)機的VHDL描述2. 常數(shù)類型狀態(tài)機629.7 有限狀態(tài)機的VHDL描述2. 常數(shù)類型狀態(tài)機1）狀態(tài)編碼方式（1）自然二進制編碼 按照自然二進制數(shù)值大小遞增或遞減的順序進行編碼的方式，比如3位自然二進制數(shù)編碼：000，001，010，011，100，101，110，111。（2）

8、格雷碼 格雷碼是一種常見的無權(quán)碼，其特點是兩個相鄰代碼之間僅有1位取值不同，因而常用于將模擬量轉(zhuǎn)換成用連續(xù)二進制數(shù)序列表示數(shù)字量的系統(tǒng)中，可以有效地避免錯誤數(shù)碼的出現(xiàn)。3位格雷碼編碼：000， 001， 011，010，110，111，101，100。639.7 有限狀態(tài)機的VHDL描述2. 常數(shù)類型狀態(tài)機1）狀態(tài)編碼方式（3）約翰遜編碼 約翰遜編碼是由約翰遜計數(shù)器（扭環(huán)計數(shù)器）產(chǎn)生的一種編碼。根據(jù)約翰遜計數(shù)器的電路結(jié)構(gòu)特點，將最后一位觸發(fā)器的反相輸出端反饋到第一位觸發(fā)器的數(shù)據(jù)輸入端，其他觸發(fā)器的數(shù)據(jù)輸入端與前面相鄰觸發(fā)器的同相輸出端相連。在時鐘脈沖的作用下可以得到約翰遜編碼。比如3位約翰遜編碼：000，001，011，111，110，100。649.7 有限狀態(tài)機的VHDL描述2. 常數(shù)類型狀態(tài)機1）狀態(tài)編碼方式（4）one-hot編碼One-hot編碼使用n位二進制數(shù)據(jù)對n個狀態(tài)進行編碼，而且每個狀態(tài)的n位編碼中只有1位有效，而且不同狀態(tài)的有效位不同。例如4位one-hot編碼可以實現(xiàn)具有4個狀態(tài)的狀態(tài)機編碼：0001，0010，0100，1000。659.7 有限狀態(tài)機的VHDL描述（1）自然二進制編碼2）狀態(tài)編碼方式比較669.7 有限狀態(tài)機的VHDL描