寄存器 Flip-Flop

  • 组合逻辑是电平输入和电平输出。(组合逻辑虽然符合人的思维习惯,并且元器件结构简单,但问题是如果输入含有毛刺,输出就有毛刺。eg. 如果输入信号突然从0变成1后又在短时间内恢复0,可以视为毛刺,输出信号受到输入信号的影响,也产生了毛刺)
  • 时序逻辑就是以时钟作为驱动源的电路。一个触发器,在时钟的驱动下,将D输入端的信号送到Q端输出。时序逻辑上的时钟,一个周期为一拍(1T)。复位信号rst_n解复位,该触发器才正常工作。触发器的Q端上一拍的D输出。如果是组合逻辑,则Q端应该在D变化的同时发生变化,但时序逻辑的特点是必须等待时钟驱动,时序逻辑可以消除毛刺。 在触发器中,在出现毛刺的位置上,时钟并没有驱动,因此Q仍然保持原来的状态。
  • 时序逻辑中,时钟的上升沿或下降沿才能驱动电路运行,该时钟边沿就是时钟驱动。
  • 时钟边沿出现时,触发器会将当时D端输入的值放在Q端输出,这就是所谓对D信号进行采样。
  • 触发器也可以称为寄存器 (Register, reg),之所以叫寄存器是因为如果没有时钟驱动,则Q端会保持原有状态不变,也就寄存了上一次触发时的d端信息,而对于组合逻辑,输出端是无法寄存信息的,必须随输入的变化而立即发生变化。
  • 寄存器对时钟的上升沿和复位的下降沿不敏感,当下降沿来时,寄存器输出的Q值仍然保持不动。可以将时钟上升沿和复位下降沿堪称两个事件,当这两个事件中任意一个发生后,先看复位信号是不是0,若是,则 Q值不论原来是什么,都会立即变成0,若不是,则Q值将寄存当前D的值。
  • 复位信号rst_n,以0电平作为复位信号,1电平解复位,是通用标准,很少有反过来使用的。原因是,数字电路的复位信号是模拟电路给的,通常,模拟电路将其命名为POR(Power On Reset),即上电复位信号。芯片刚通电时,电压小,逐渐上升到要求的电压,例如1.8V,POR本质上是一个电压上升的标志,模拟电路放一个比较器,将输入电压与0.9V比较,电压小于0.9V,POR为0,电压大于0.9V,POR为1.因而复位信号上电时总是先0后1,数字寄存器需要在复位信号为0的阶段保持复位状态,不能运行,因此此时芯片电压不足,不能保证运行,而复位信号变成1,说明上电完毕,电压充足,寄存器解除复位进行正常运行是安全的。
  • 非阻塞赋值的意思是该句表达不会阻塞后续表达的进行。
  • 而阻塞赋值,如果前一句不执行,后一句就会阻塞后一句。

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