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《数字系统设计》PPT课件

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慎重地加以选择。总的原则是,所选择的方案既要能满足系统的
要求,又要结构简单,实现方便,具有较高的性能价格比。
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第7章 数字系统设计
2. 逻辑划分,导出系统框图
系统总体方案确定以后,可以根据数据子系统和控制子系统 各自的功能特点,将系统从逻辑上划分为数据子系统和控制子系 统两部分,导出包含有必要的数据信息、 控制信息和状态信息的 结构框图。逻辑划分的原则是, 怎样更有利于实现系统的工作原 理,就怎样进行逻辑划分。 为了不使这一步的工作太过复杂,结 构框图中的各个逻辑模块可以比较笼统、比较抽象,不必受具体 芯片型号的约束。
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第7章 数字系统设计 7.1.2 数字系统设计的一般过程
系统调研 ,确定总体 方案
逻辑划分 ,导出系统 框图
功能分解 ,构造数据 子系统
算法设计 ,实现控制 子系统
图 7 - 2 数字系统设计过程
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第7章 数字系统设计 1. 系统调研, 确定总体方案
接受一个数字系统的设计任务后,首先应对设计课题进行充
第7章 数字系统设计
第7章 数字系统设计
7.1 数字系统设计概述 7.2 控制子系统的设计工具 7.3 控制子系统的实现方法 7.4 数字系统设计举例
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第7章 数字系统设计
7.1 数字系统设计概述
1. 什么是数字系统
在数字电子技术领域内,由各种逻辑器件构成的能够实现某
种单一特定功能的电路称为功能部件级电路,例如前面各章介绍
分的调研, 深入了解待设计系统的功能、使用环境与使用要求,
选取合适的工作原理与实现方法,确定系统设计的总体方案。 这
是整个设计工作中最为困难也最体现设计者创意的一个环节。因

《数字系统设计基础》课件

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2
实现方法
组合逻辑电路的实现方法和技巧
3
逻辑设计流程
组合逻辑电路的设计流程和注意事项
时序逻辑电路设计
概念
时序逻辑电路的概念和应用
设计方法
时序逻辑电路的设计方法和技巧
逻辑设计流程
时序逻辑电路的设计流程和注意事项
Verilog HDL简介
概述
Verilog HDL的概述和应用领域
基本语法
Verilog HDL的基本语法和数据类 型
应用及实例
Verilog HDL的应用案例和实际项 目
FP基本原理
2 特点
FPGA的特点和优势
3 应用与未来发展趋势
FPGA的广泛应用和未来 发展趋势
总结
1 课程总结
对《数字系统设计基础》 课程的总结和回顾
2 学习收获
3 后续学习建议
学习《数字系统设计基础》 的收获和重要性
《数字系统设计基础》PPT课件
# 数字系统设计基础 PPT课件 大纲 课程介绍 课程目的、背景和教学形式 数字系统概述 数字系统的定义、分类和优点 基本逻辑门 逻辑门的定义、种类和实现 布尔代数与逻辑运算 布尔代数的定义、与、或、非运算的实现,逻辑函数及其基本性质
组合逻辑电路设计
1
概念
组合逻辑电路的概念和应用
对数字系统设计领域进一 步学习的建议和指导

数字系统设计ppt课件

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数字系统设计与CPLD应用
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硬件描述语言 HDL Hardware Description Language
用于设计硬件电子系统的计算机语言,它用软件编程的 方式来描述电子系统的逻辑功能、电路结构和连接形式,与 传统的门级描述方式相比,它更适合大规模系统的设计。
Abel HDL AHDL Verilog HDL VHDL Hardware C
数字系统设计与CPLD应用
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例如,一个二选一的选择器的电原理图如图0-4所示
图0-4 二选一选择器的电原理
数字系统设计与CPLD应用
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用VHDL语言描述的二选一选择器如下:
ENTITY mux IS
PORT(d0,d1,sel :IN BIT ;
q :OUT BIT) ;
END mux ;
ARCHITECTURE connect OF mux IS
数字系统设计与CPLD应用
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自底向上(Bottom to Up)的主要设计步 第一步:选择逻辑元、骤器件。
由数字电路的基本知识可知,可以用与非 门,或非门,D触发器,JK触发器等基本逻 辑元、器件来构成一个计数器。设计者根据 电路尽可能简单,价格合理,购买和使用方 便及各自的习惯来选择构成六进制计数器的 逻辑元、器件。
当今的产品开发设计人员通常
采用建立数字系统的算法模型来
设计数字系统。
数字系统设计与CPLD应用
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§ 0.2 数字系统设计方法论
• 数字系统设计的两个分支:
1.系统硬件设计
2.系统软件设计。
• 随着计算机技术的发展和硬件描述语言HDL( Hardware Description Language)的出现 ,硬件设计方法又有了新的变化。

第8章数字系统设计基础PPT课件

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1. 加法器:74283
2. M,Q,A:寄存器 型号 74194 位数:4
3. C:D 触发器
4. CNT:计数器 型号 74163 功能:清0,计数
功能:
3.ASM 图 控制信号 S1:启动信号 S2:寄存器 Q 的 Q0 位 S3:计数器的溢出信号
4. 控制器
CLR、ADD 和 SHIFT 作 为对处理器发出的命令
当乘数的第 i 位为 0 时,第 i 位的部分积为被乘数左移 i–1 位。
【例1】
【例 1】 的M:被乘数寄存器 Q:乘数寄存器 A:累加器 C:进位寄存器 CNT:计数器
CAQ串联得到 2 r +1位的右移 位寄存器
算法:被乘数不动,部 分积之和向右移动。
5. 处理器的实现的实现(以4×4为例) 操作表
寄存器 M 控制用手动开关,寄存器 Q 的 M1 控制用手动开关
操作函数 从处理器操作表得: 寄存器A:M1=ADD + CLR;M0=ADD + CLR + SHIFT
与门G2:B1= CLR 与门G1:B0 = ADD 寄存器Q:M0 = SHIFT 计数器 CNT:CR = CLR;SH = SHIFT
8.4.1 简单计算机构成 1. 功能:(1)加法运算,(2)数据存取,(3)手动输入程序 2. 存储器:存储容量 268RAM;地址 6位;数据线 8位 3. CPU:4条指令:存数、加法、取数、条件转移。
4、计算机逻辑图
说明:(1)当k=1时,运行程序; (2)当k=0时,手动输入程序和数据到RAM中。 (3)当reset 端输入一个负脉冲时,程序开始运行。
8.4.2 CPU设计
1、基本设想: (1).IR为指令寄存器

数字电子系统设计1PPT课件

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(2)设置三个绿色指示灯 直行() 左转( ) 右转( )
设置一个红色指示灯,表示该方向全部禁止。 (3)车辆通行时间为40秒,各方向设置倒计时显示。 (4)行人过马路时需要提出申请,且只有车辆直行时才可响 应,时间为60秒
(5)警察可随时指定系统停在某一状态。 (6)暂不考虑联网要求。
这样可以得出系统功能框图, 图中应标出系统的输入、输出及简单的控制关系,同时可画出 结构图。
数字系统设计
2.1 概述 数字系统——是一个能完成一系列复杂操作的逻辑单元。 而数字系统设计,首先要找到描述数字系统的方法。 我们已会的方法如:表达式、真值表、状态图、时序图等。 而这节我们将进一步介绍两种描述数字系统操作功能的方法: 即用流程图和描述语言来描述数字系统功能,然后再将这些描
述转变为MDS图来设计数字系统。
用逻辑图、状态图、流程图等来描述数字系统的方法称为系统 模型描述法。
它适用于相对简单的系统。 当系统的输入、输出变量增多,状态很多时,多采用描述语言 法,称该描述语言表达的算法为系统的算法模型。
设计一个系统(尤其是大系统)必须从高层次的系统级入手, 基本过程如下:
先进行方案框图的 设计、分析与论证
控制系统示意框图及结构图如下图所示:
行人请求 警察控制
控制器
定时器
时钟
控制系统示意框图
指示灯
通行 等待 禁止
结构图
2.2.2 确定系统方案 这个过程中应该有意识地把系统分为控制和受控两大部分。 其唯一的依据是系统的设计要求。 先画出简单的流程图,再将它逐步细化为描述系统操作的详细 流程图。 流程图的符号类似于软件设计中的符号,有三种:
常用方框图、流程图或描述语言来描述系统方案。
(3)受控器的设计

一章认识数字系统设计开发环境ppt课件

一章认识数字系统设计开发环境ppt课件

4) 设计仿真
(3)添加激励。通过拖曳波形,产生想要的激励输入信号。通过 如图1.23所示的波形控制工具条为波形图添加输入信号,2输入与 非门的两个输入端的激励信号如图1.24所示。
4) 设计仿真
(4)功能仿真。添加完激励信号后,保存波形文件。选择 “Processing”菜单下的“Simulator Tool”选项,出现如图1.25所示的 仿真工具对话框。
特点:采用电可擦除,无需编程器 结构特点:与GAL类同,加以改进
输入/输出单元(IOC) 通用逻辑模块(GLB) 可编程布线区:全局布线区(GRP),输
出布线区(ORP) GLB结构及功能:与GAL类似 IOC结构及功能:8种工作方式
2.1 可编程逻辑器件原理
CPLD可分为三块结构 ➢宏单元(Marocell) ➢可编程连线(PIA) ➢I/O控制块
4) 设计仿真
(1)建立波形文件。选择“File”菜单下的“New”命令,在弹出的窗口中选择 “Vector Waveform File”,新建仿真波形文件,如图1.18所示。出现波形文件编 辑窗口,点击“File”菜单下的“Save as”选项,将该波形文件另存为 “work1.vwf”。 (2)添加观察信号。在波形文件编辑窗口的左边空白处单击鼠标右键,选择 “Insert”选项下的“Insert Node or Bus”命令,如图1.19所示,出现如图1.20所示 的“Insert Node or Bus”窗口。
低密度可编程逻辑器件 (LDPLD)
高密度可编程逻辑器件 (HDPLD)
PROM PLA PAL GAL
EPLD
CPLD
FPGA
PROM: Programmable Read-Only Memory PLA:(Programmable Logic Array)是可编程逻辑阵列的简称,

数字系统设计1

数字系统设计1
当汽车刹车时,所有尾灯同时以2Hz的频 率闪烁;正常行驶时,所有尾灯灭。
输入信号有左、右转向、刹车、直行。
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汽车尾灯控制框图
L3 L2 L1
R1 R2 R3
时钟 产生 精准时钟源
各周期 信号 产生
灯控处理
控制信号输入
输入信号 处理
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设计提示
方法1 使用74系列 方法2 使用EDA设计
传统设计方法和 EDA方法的区别
传统设计方法: 自下而上(Bottom - up)的 设计方法。
系统测试与性能分析 完整系统构成
电路板设计 固定功能元件
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优点
对于大家有着良好的设计基础 可以很方便的实现(电路板等有可能性) 价格相对便宜
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传统设计方法的局限性(缺点) 1. 设计依赖于手工和经验。 2. 设计依赖于现有的通用元器件。 3. 设计后期的仿真和调试。 4. 自下而上设计思想的局限。 5. 设计实现周期长,灵活性差,耗时 耗力,效率低下。
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与设计、系统逻辑综合、布局布线、性 能仿真、器件编程等均由 EDA工具一体 化完成。
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课程设计题目
题目一: 数字频率计的设计 题目二: 汽车尾灯的设计 题目三: 数字钟的设计 题目四: 防盗报警器的设计 题目五: 交通灯控制器的设计
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一、数字频率计
(1)任务要求
①测频范围在(0~9999)Hz的频率计。
7EDA设计方法设计 Nhomakorabea想不同: 自上而下(Top - Down)的设计方法。 自上而下是指将数字系统的整体逐步分解为
各个子系统和模块,若子系统规模较大,则还需 将子系统进一步分解为更小的子系统和模快,层 层分解,直至整个系统中各个子系统关系合理, 并便于逻辑电路级的设计和实现为止。

EDA课件—数字系统设计

EDA课件—数字系统设计
延时 物理时间
可编程ASIC技术
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可编程ASIC技术
• 可编程ASIC技术概论 • Altera可编程ASIC器件 • Xilinx可编程ASIC器件
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电子设计自动化Electronic Desige Automation(EDA)
CAE(前端) Viewlogic Summit Synopsys Cadence OrCAD Data I/O COMPASS ASIC VHDL VHDL VHDL Verilog HDL Abel CAD(后端) Xilinx Altera Lattice AMD Foundation MAX+PlusII PDS+ Microsim
Pilkington FPAA FPMA
配置文件
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集成电路的发展是从小规模—中规模—大规模—超大规模, 发展的方向是两方面:通用集成电路,专用集成电路 定制 半定制1.标准单元 2.门阵列 3.可编程逻辑器件 编程方式:1.一次编程 熔丝开关, 反熔丝开关 2.多次编程 浮栅编程 3.无限次编程 基于SRAM编程元件 1.静态存储器 2.反熔丝开关 3.浮栅编程技术:浮栅,叠栅,电可改写,闪速存储单元
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练习一
• 上网查找EDA相关网站及相关设计、仿真工具 • 重点查找网站 /
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Altera¿ ±³ Ã Õ Á É à Ì Å ó Ð ¨PLD£ Í (FLEX) £ © º
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图:嵌入式Internet应用
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最新进展之:可编程片上系统(SOPC)
• SOPC:可编程逻辑器件在嵌入式应用中的完美体现 • SOPC的技术基础 – 超大规模可编程逻辑器件及其开发工具的成熟
• FPGA密度提高 • FPGA成本足以与ASIC抗衡 • FPGA设计、综合、仿真、测试工具性能飞速提高
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实例:


$setuphold(posedge clk, data, 4, 3);
$width

$width( ReferenceEvent, Limit [, Threshold [, Notifier]]);



则检查信号的脉冲宽度限制,如果threshold < (time_of_data_event - time_of_reference_event) < limit则报告信号上出现脉冲宽度不够宽的时序 错误。 数据事件来源于基准事件:它是带有相反边沿 的基准事件,例如: $width(negedge Ck , 10, 0.3 ) ;
路径脉冲控制


使用PATHPULSE$控制模块路径脉冲保 持。 Syntax:
PATHPULSE$ = ( reject_limit[, error_limit]); PATHPULSE$Input$Output = (reject_limit[, error_limit]); Limit = ConstantMinTypMaxExpression


如果error limit 没给出,则它与reject limit相同。 短于reject limit的脉冲将不被传输到输出。 比reject limit长但是比error limit短的脉冲会被 当做1‘bX传输。 比error limit长的脉冲则正常传输 。 PATHPULSE$input$output specparam优先于 普通的同一模块中的PATHPULSE$ specparam 起作用。




如果(time_of_data_event time_of_reference_event ) < limit , 则报数据保持时间时序冲突。 例如: $hold(posedge clk, data, 3);
$setuphold


系统任务$setuphold是$setup和$hold任务 的结合: $setuphold( ReferenceEvent, DataEvent, SetupLimit, HoldLimit [, Notifier]);
$recovery
$recovery( ReferenceEvent, DataEvent, Limit [, Notifier]); 主要检查时序状态元件(触发器、锁存器、RAM和 ROM等)的时钟信号与相应的置/复位信号之间的时序 约束关系,若 ( time_of_data_event - time_of_reference_event ) < limit


如果(time_of_reference_event time_of_data_event ) < limit则报告时序冲 突(timing violation); 系统调用实例如下: $setup(data, posedge clk, 4);
$hold

$hold( ReferenceEvent, DataEvent, Limit [, Notifier]);
$period

$period( ReferenceEvent, Limit [, Notifier]);


检查信号的周期,若( time_of_data_event - time_of_reference_event ) < limit则报告 时序错误。 基准事件必须是边沿触发事件。数据事 件来源于基准事件:它是带有相同边沿 的基准事
specify (en => q) = 12; (data => q) = 10; (clr, pre *> q) = 4; specparam PATHPULSE$ = 3, PATHPULSE$en$q = ( 2, 9 ) , PATHPULSE$clr$q = 1 ; endspecify
$skew

$skew( ReferenceEvent, DataEvent, Limit [, Notifier]);

检查信号之间(尤其是成组的时钟控制 信号之间)的偏斜(skew)是否满足要 求,若time_of_data_event time_of_reference_event > limit则报告信 号之间出现时序偏斜太大的错误。如果 data_event的时间等于reference_event的时 间,则不报出错。
定时校验任务
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.
$hold $nochange $period $recovery $setup $setuphold $skew $width
$setup

$setup( DataEvent, ReferenceEvent, Limit, [ Notifier]);
定时校验任务
1. 2. 3.
定时检查用于校验设计的定时。 定时检查完成以下功能: 测定两个事件之间的共用时间。 比较共用时间和指定的时间限制。 如果共用时间超指定的时间限制报告时 间冲突。(冲突被当作warning报告并不 影响模块输出。)
1. 2. 3. 4. 5. 6.
Verilog执行的时间检查有: 建立 保持 脉冲宽度 时钟周期 倾斜 恢复

则报告时序冲突。该系统任务的基准事件必须是边沿 触发事件。该系统任务在执行定时校检前记录新基准 事件时间;因此,如果数据事件和基准事件在相同的 模拟时间同时发生,就报告时序冲突错误。
ห้องสมุดไป่ตู้nochange

$nochange( ReferenceEvent, DataEvent, StartEdgeOffset, EndEdgeOffset [, Notifier]);
PATHPULSE$



Specparam可以在specify block中使用控制脉 冲传播。 脉冲在模块的输出上有两个比通过模 块输出延迟短的预定跳变。 缺省情况下,脉冲会被模拟器滤掉;这意味着 只有长于延迟的跳变才会通过模块传输。这种 效果叫做惯性延迟。PATHPULSE$可以改变 缺省的行为方式。 还可以用于指定促使输出出现x的脉冲宽度范 围。
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