高二物理競賽課件電路中PLD的設(shè)計過程及主要優(yōu)點

電路中PLD的設(shè)計過程及主要優(yōu)點電路中PLD的設(shè)計過程及主要優(yōu)點1）PLD的設(shè)計過程所需設(shè)備：兩大類——可編程邏輯開發(fā)軟件，編程器設(shè)計過程分三個階段：

設(shè)計輸入設(shè)計實現(xiàn)設(shè)計驗證2）PLD的主要優(yōu)點簡化系統(tǒng)設(shè)計（滿足各種使用要求，最有效地利用芯片，減少芯片數(shù)量；能快速進(jìn)行設(shè)計。）功能集成度高（高于中小規(guī)模集成電路，且具有更高的利用率。）可靠性高由邏輯流程圖轉(zhuǎn)換成ASM圖ASM圖可以直接送入計算機(jī)輔助邏輯設(shè)計系統(tǒng)，由系統(tǒng)自動完成控制單元的設(shè)計。邏輯流程圖可以很容易地轉(zhuǎn)換成ASM圖。在ASM圖中，所有的當(dāng)前狀態(tài)下的Moore型有效輸出都應(yīng)列在狀態(tài)框內(nèi)；所有的當(dāng)前狀態(tài)下的滿足輸入條件的Mealy型有效輸出都應(yīng)列在條件輸出框內(nèi)。ASM圖的特點ASM圖為時序電路系統(tǒng)提供了形式化描述方法。在ASM圖中，每個狀態(tài)框僅有一個出口（分支有判斷框提供），保證了無二義性，且自動滿足閉合性和完整性。由于每個ASM塊只能描述系統(tǒng)的一個狀態(tài)，對于計算機(jī)和類似的復(fù)雜數(shù)字系統(tǒng)來說，僅僅采用ASM圖作為硬件的描述工具是不夠的，因此，需要一種功能更強(qiáng)的形式化工具來描述和定義數(shù)字系統(tǒng)中的操作和實現(xiàn)這些操作的硬件結(jié)構(gòu)。

寄存器傳送語言（RTL）就是這種形式語言之一。（5）MDS圖

寄存器傳送語言(RTL)是一種用以描述數(shù)字系統(tǒng)各種設(shè)備以及它們之間相互連接和相互關(guān)系的形式語言。這是一種硬件描述語言，可以直接對操作過程和系統(tǒng)進(jìn)行描述，并可由此得到系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)。

寄存器傳送語言中的各種符號

和表達(dá)式都要與執(zhí)行所述微操作的寄存器

和其他邏輯部件

相對應(yīng)，一旦脫離了具體的寄存器和其他邏輯部件，這些符號和表達(dá)式便失去了它的意義。（

RTL表示與硬件對應(yīng)。）目前，存在著各式各樣的寄存器傳送語言，尚無統(tǒng)一的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，此節(jié)只介紹一種最簡便的寄存器傳送語言。用寄存器傳送語言描述數(shù)字系統(tǒng)時，寄存器的涵義是廣泛的，它包括了所有形式的寄存器：如

移位寄存器計數(shù)器存儲器

等。計數(shù)器可看作具有使存儲著的信息進(jìn)行加、減和移位功能的寄存器；存儲器可以看作是存儲信息的寄存器集合。這樣，任何形式的時序電路都被看作寄存器。（5）MDS圖（續(xù)）

這種寄存器傳送語言的語句通常包括：控制功能和微操作表其中：控制功能確定了控制條件和微操作的時序，

微操作表確定了對存儲在寄存器中的信息所進(jìn)行的基本操作。

控制功能可以由定時信號組成，也可以根據(jù)以前的操作結(jié)果決定。當(dāng)控制信號為某一個二進(jìn)制狀態(tài)時，就啟動某個操作，而為另一個狀態(tài)時，則禁止這種操作。

數(shù)字系統(tǒng)中最常見的微操作有：

寄存器傳送微操作算術(shù)微操作邏輯微操作移位微操作對存儲在寄存器中的信息所進(jìn)行的微操作與數(shù)據(jù)的類型有關(guān)。計算機(jī)常用的信息有數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)、非數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)及其他控制信息。(6)最簡便的寄存器傳送語言若選用D觸發(fā)器，則次態(tài)Qn+1=D，則可直接寫出其控制函數(shù)：D1

=

Q0?TM3+Q1?TM3D0=Q1?NSCAR?EWCAR+Q1?NSCAR?TM60+Q1?Q0+Q0?NSCAR?EWCAR+Q0?NSCAR?TM40十字路口交通燈

控制器邏輯框圖模3計數(shù)器模40計數(shù)器模60計數(shù)器分頻器CLKCP（周期1秒）TM60ENTM3TM40TM3ENTM40ENTM60Q0D1D0Q1QDCLKQDCLK輸出組合邏輯ENTM3ENTM40ENTM60EWREDEWGREENEWYELLOWNSREDNSGREENNSYELLOW控制組合邏輯EWCARNSCAR（3）DAC的性能參數(shù)分辨率是指能分辨的最小電壓增量。位數(shù)越多分辨率越高，通常百分?jǐn)?shù)表示。8位DAC的分辨率：

1/(28-1)×100%=0.392%12位DAC的分辨率：

1/(212-1)×100%=0.024%一個數(shù)字信號處理系統(tǒng)一般帶有ADC和DAC。數(shù)字信號處理器（DSP）接受被量化后的自然界各種模擬輸入信號，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理，對將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬輸出信號，為自然界各種應(yīng)用進(jìn)行服務(wù)。

A／D轉(zhuǎn)換過程一般要經(jīng)過采樣、保護(hù)、量化、編碼幾個步驟。轉(zhuǎn)換過程結(jié)束后，模擬輸入信號被量化成等值的二進(jìn)制編碼的數(shù)字信號。常見的ADC有閃速ADC、連續(xù)近似值A(chǔ)DC等。主要性能指標(biāo)有分辨率、轉(zhuǎn)換速率。

D／