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HDLBits (103) — 1-12计数器

2022-04-11 17:24 作者:僚机Wingplane  | 我要投稿

本题链接:

https://hdlbits.01xz.net/wiki/Exams/ece241_2014_q7a

设计具有以下输入和输出的1-12计数器:

  • Reset 同步有效高复位,迫使计数器到1

  • Enable 将计数器设置为高位运行

  • Clk 上升沿触发输入

  • Q[3:0] 计数器的输出

  • c_enable, c_load, c_d[3:0] 控制信号发送到提供的4位计数器,如此可以验证正确的操作。

可以使用以下组件:

  • 下面的4位二进制计数器(count4),具有启用和同步并行加载输入(加载优先级高于启用)。count4模块已提供给您。在你的电路中实例化它。

  • 逻辑门电路

c_enablec_loadc_d输出分别是发送到内部计数器的enable、load和d输入的信号。其目的是检查这些信号的正确性。

题目

答案

输出波形

为确保系统上电后有一个明确、稳定的初始状态,或系统运行状态紊乱时可以恢复到正常的初始状态,数字系统设计中一定要有复位电路模块。复位电路异常可能会导致整个系统的功能异常,所以在一定程度上,复位电路的重要性也不亚于时钟电路。

复位电路可分类为同步复位和异步复位。

同步复位

同步复位是指复位信号在时钟有效边沿到来时有效。如果没有时钟,无论复位信号怎样变化,电路也不执行复位操作。

同步复位常常会被综合成如下电路:

同步复位的优点:信号间是同步的,能滤除复位信号中的毛刺,有利于时序分析。

同步复位的缺点:大多数触发器单元是没有同步复位端的,采用同步复位会多消耗部分逻辑资源。且复位信号的宽度必须大于一个时钟周期,否则可能会漏掉复位信号。

异步复位

异步复位是指无论时钟到来与否,只要复位信号有效,电路就会执行复位操作。

异步复位常常会被综合成如下电路:

异步复位的优点:大多数触发器单元有异步复位端,不会占用额外的逻辑资源。且异步复位信号不经过处理直接引用,设计相对简单,信号识别快速方便。

异步复位的缺点:复位信号与时钟信号无确定的时序关系,异步复位很容易引起时序上 removal 和 recovery 的不满足。且异步复位容易受到毛刺的干扰,产生意外的复位操作。

参考内容:

5.1 Verilog 复位简介 | 菜鸟教程:

https://www.runoob.com/w3cnote/verilog2-reset.html


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