数字系统设计上 ppt课件
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数字系统设计课件(自制)第4章
并口18-25是地线，其他线分成三类，8根数据线，可进行数据输出，5根状态线， 输入，四根控制线，输出。设置成JTAG口。
主系统通用 10针标准 配置/下载接口
PIN1
目标板10针标准 配置接口
OTP配置器件插座 配置器件插座 配置器件
将编程完毕的配置 器件插在相应的 电路系统上
4.2.4 PAL结构原理 结构原理
4.2 简单 简单PLD结构原理 结构原理
2.2.4 PAL结构原理 结构原理
4.2.5 GAL结构原理 结构原理
4.2 简单 简单PLD结构原理 结构原理
4.2.5 GAL结构原理 结构原理
（1）寄存器模式 ）
4.2 简单 简单PLD结构原理 结构原理
（2）复合模式 ） 1、组合输出双向口结构 、
2.5.2 JTAG边界扫描测试 边界扫描测试
4.5 硬件测试
4.5.2 JTAG边界扫描测试 边界扫描测试
4.6 PLD产品概述 产品概述
4.6.1 Lattice公司的 公司的PLD器件 公司的 器件
1. ispLSI系列器件 系列器件 2. MACHXO系列 系列 3. MACH4000系列 系列 4. LatticeSC FPGA系列 系列 5. LatticeECP3 FPGA系列 系列
其他PLD公司： 公司： 其他 公司 ACTEL公司： ACT1/2/3、40MX 公司： 公司 、 ATMEL公司：ATF1500AS系列、40MX 公司： 系列、 公司 系列 CYPRESS公司 公司 QUIKLOGIC公司 公司
SO MUCH IC！
FPGA CPLD
三大可编程逻辑器件公司样片
封装形式 20 脚 PL 、32 脚 TQFP CC 8 脚 PDIP、20 脚PLCC 8 脚 PDIP、20 脚PLCC 8 脚 PDIP、20 脚PLCC、32 脚TQFP 8 脚 PDIP、20 脚PLCC、32 脚TQFP 8 脚 PDIP、20 脚PLCC、32 脚TQFP
《数字系统设计》PPT课件
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
数字设计实例PPT课件
12.3 VGA彩条信号发生器
VGA显示器采用光栅扫描方式，即轰击荧光屏的电子束
在CRT显示器上从左到右、从上到下做有规律的移动，其
水平移动受水平同步信号HSYNC控制，垂直移动受垂直同
步信号VSYNC控制。扫描方式一般分为逐行扫描和隔行扫
描，这里采用逐行扫描。完成一行扫描的时间称为水平扫
描时间，其倒数称为行频率，完成一帧（整屏）扫描的时
12.1 基于FPGA实现点阵式液晶显示控制
GDM12864的结构及指令
GDM12864A 原理简图
“写数据”时序图
控制指令功能表
指令名称
控制信号
控制代码
RS R/W D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1
D0
显示开关设置
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0
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1 11
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D
显示起始行设置
0
0
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1
L5 L4 L3 L2 L1
颜色编码
颜色 黑 蓝 绿 品 红 青 黄 白
R
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VGA时序
VGA行扫描时序 VGA场扫描时序
行扫描时序要求（单位：像素，即输出一个像素Pixel的时间间隔）
对应位置
时间 （Pixels）
H_Tf 8
行同步头 H_Ta 96
H_Tb 40
H_Tc 8
L0
页面地址设置
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系统设计(共37张PPT)
代码中的校验
代码构造中的校验位
代码作为计算机的重要输入内容之一，其正确性直接影响到整个 处置任务的质量。
特别是人们反复誊写代码和将它经过人手输入计算机时，发 生错误的能够性更大。
为了保证正确输入，有认识地在编码设计构造中原有代码的根底 上，另外加上一个校验位，使它现实上变成代码的一个组成部分。
校验位经过事先规定的数学方法计算出来。 代码一旦输入，计算时机用同样的数学运算方法接输入的代 码数字计算出校验位，并将它与输入的校验位进展比较，以 证明输入能否有错。
③ 优化模块构造图设计；
构造化设计方法，采用类似于构造化分析的“自顶向下，逐层分 1、财务科担任工资发放的人员根据本人存档的上月工资发放清单和人事科送来的人员变动表誊写本月工资发放清单的前三项。
各行业协会和部委在财政部规定的根底上，制定了二级科目代码。
誊引写言错误，解例如1〞写成的7； 根本思想描画〔分解〕系统。构造化设计方法，首先以数据 ①以上新 是系总统体流数构据造流设图程计图阐为设明计书根；应该底具备的导内容出。 系统模块构造图〔功能构造图〕。在导出系统模块 构造图的过程中，以独立性、低耦合性、高内聚性作为模块划分的 经过总体设计阶段，采用构造化设计方法，以数据流图为根底导出了系统模块构造图，而详细设计那么是要给出模块构造中各个模块的内部过程的详细描画。
11平衡校验。平衡校验的目的在于检查相反工程间能否平衡。例如， 会计任务中检查借方会计科目合计与贷方会计科目合计能否一致。 又如银行业务中检查普通存款定期存款等各种数据的合计，能否 与日报表各种存款的分类合计相等等。
12对照校验。对照校验就是将输入的数据与根本文件的数据相核对， 检查两者能否一致。例如，为了检查销售数据中的用户代码能否 正确，可以将输入的用户代码与用户代码总表相核对。当两者的 代码不一致时，就阐明出错。当然，凡是出现新的用户，都应该 先补入用户代码总表。
数字系统设计课件(自制)第2章
2.1
算法设计
2.1.2 跟踪法 跟踪法就是按照已确定的系统功能，由控制要求 逐步细化、逐步具体化，从而导出系统算法。
例2.2 试设计一个简易的5位串行码数字锁，该所 在受到5位与规定相符的二进制数码时打开，使相 应的灯点亮。试导出该串行码数字锁的算法流程图。 SETUP和START是外部输入控制信号，灯LT在 操作过程正确且5位串行码正确时燃亮，否则显示 错误的灯LF亮，同时喇叭告警（规定时限）。
2.1
算法设计
开始
WSETUP
OPR
N
SETUP=1? Y WAIT 数码正确 且操作正确？ Y LT点亮
N LF点亮，喇叭报警
N
START=1?
Y
2.1
算法设计
2.1.3 归纳法 归纳法就是先把比较抽象的设计要求具体化，而后 再进行一般规律的归纳，由此推导出系统算法。具 体步骤为：先假设一组特定数据，从解决具体数据 处理和数据变换入手，从中发现普遍规律，最后求 导待设计系统的完整的算法流程图。
数据处理单元又叫受控电路，主要功能：数据存储、算术 和逻辑运算、数据传送和变换。 2.4.1器件选择 1.易于控制 2.满足非逻辑的约束要求 （1）性能因素：运行速度(ECL最快)、可靠性、可测试 性。 （2）物理因素。 （3）经济因素。
2.4.3数据处理单元设计实例
例2.11 试导出例2.2中5位串行 码数字锁的数据处理单元逻 辑电路图。 （1）导出逻辑框图 （2）选择器件 （3）串行数字锁控制信号序列 的确定
2.2
算法结构
2.2.1 顺序算法结构 执行算法的整个过程中，同一时间只进行一种或一组 相关的子运算。 在顺序算法结构中，若待处理数据是单个元素D，假 设它完成算法流程需要经历 l段，每段平均时间为△， 则所需要的运算时间为: t=l* △ 若待处理的数据是连续输入的数据流，则含有n个元素 的数据流总的运算时间为： Ts=n*t=n*l* △ 特点：执行速度较慢，但实现系统的硬件配置简单， 成本较低。
《数字系统设计基础》课件
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
《Verilog HDL数字系统设计——原理、实例及仿真》课件第8章
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第8章 常用组合逻辑电路设计
7
【代码8.1】 实现普通编码器的Verilog HDL描述。
其功能仿真结果见图8.2。
10011111111110
10101111111111
10111111111111
11001111111111
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11101111111111
11111111111111
第8章 常用组合逻辑电路设计
20
【代码8.4】 二—十进制译码器模块。
其功能仿真结果见图8.7。
第8章 常用组合逻辑电路设计
第8章 常用组合逻辑电路设计
数字控制系统的设计与实现教学课件
03
数字控制系统实现技术
嵌入式系统实现技术
嵌入式系统定义
嵌入式系统开发流程
嵌入式系统是一种专用的计算机系统 ，主要用于控制、监视或帮助操作机 器设备。
包括需求分析、硬件设计、软件设计 、系统集成和测试等阶段。
嵌入式系统特点
嵌入式系统具有实时性、可靠性和低 功耗等特点，广泛应用于工业控制、 智能家居、医疗设备等领域。
云计算实现技术
01
云计算定义
云计算是一种基于互联网的计算方式，通过虚拟化技术将计算资源（如
服务器、存储设备和应用程序）以服务的形式提计算具有弹性可扩展、高可用性、安全可靠和按需付费等特点，能够
降低企业的IT成本和复杂性。
03
云计算应用场景
云计算广泛应用于企业信息化、大数据处理、物联网等领域，为企业提
供灵活、高效和可靠的计算服务。
04
数字控制系统应用案例
工业自动化控制应用案例
总结词
工业自动化控制是数字控制系统的重要应用领域，通过数字 控制技术实现生产过程的自动化和智能化，提高生产效率和 产品质量。
详细描述
工业自动化控制应用案例包括自动化生产线控制、智能制造 系统、工业物联网等。这些应用通过数字控制技术实现对生 产设备的精确控制和实时监测，提高生产效率、减少人工干 预和误差，为企业创造更大的经济效益。
和灵活性。
THANK YOU
感谢聆听
5G通信技术在数字控制系统中的应用
5G通信技术将促进数字控制系 统在智能交通、智能电网、智 能城市等领域的应用，提升系 统的可靠性和安全性。
5G通信技术为数字控制系统提 供了高带宽、低延迟和大规模 连接的能力，支持远程控制和 实时数据传输。
5G通信技术将为数字控制系统 带来更多的可能性，如物联网 设备的集成和控制，实现更广 泛的智能化。
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《综合电子系统设计》课程系列讲座
数字电路设计（上）
2009年4月
主要内容
《综合电子系统设计》系列讲座
数字系统设计部分讲座概述 常用数字系统单元设计范例
常用组合逻辑单元 常用时序逻辑单元 常用综合逻辑设计示范
数字系统设计技巧举例（上）
Quartus II使用流程 宏函数使用 三态门使用
基于HDL和PLD器件的逻辑设计
名词解释
HDL：Hardware Description Language PLD：Programmable Logic Device
技术优势
兼容原逻辑电路设计方法 增加电路行为描述设计方法 器件数量减少、设计效率提升、系统可
靠性提升
《综合电子系统设计》系列讲座
《综合电子系统设计》系列讲座
Moore型FSM
A为初始状态；w为输入；z为输出
module input output reg reg[2:1]
simple (clk, rst, w, z); clk, rst, w; z; z; state, next_state;
parameter[2:1] A=2'b00,B=2'b01, C=2'b10;
数字电路课程内容回顾（续）
组合逻辑设计流程 时序逻辑设计流程
逻辑问题分析
真值表
最 小
逻辑函数表达式
标 准
化
化
设
设
计
选定器件类型
计
路
路
线
线
卡诺图化简
函数式变换
逻辑电路图
逻辑电路图
பைடு நூலகம்
逻辑功能 状态图 状态转换真值表 逻辑方程组 逻辑电路图
《综合电子系统设计》系列讲座
传统数字系统设计案例
设计题：设计一个电路，其输入范围为 二进制数字0~15，当此数为素数时电 路输出为1。
state, next_state;
parameter A=1'b0, B=1'b1;
//Define the sequential block always @(posedge clk or negedge rst) begin
if (!rst) state<=A; else state<=next_state; end
else begin z=0; next_state=A; end endcase end
always @(w, state)
begin
case(state)
// Define state circle
A: if(w)
next_state=B;
else
next_state=A;
B: if(w)
next_state=C;
else
next_state=A;
C: if(w)
next_state=C;
最小化设计方法 标准化设计方法（8选1数据选择器）
《综合电子系统设计》系列讲座
数字电路课程内容回顾（续）
典型组合逻辑单元案例
编码/译码器 数据选择器 查找表/ROM
典型时序逻辑单元案例
计数器 移位寄存器
数字系统设计要点
编码/状态的优化选择 中小规模的逻辑电路单元拆分
《综合电子系统设计》系列讲座
组合逻辑电路单元设计范例
编码器/译码器 多路数据选择器
《综合电子系统设计》系列讲座
编码器/译码器设计案例
8-3编码器 （Verilog HDL设计）
3-8译码器 （电路图设计）
41MUX设计案例
《综合电子系统设计》系列讲座
41MUX （电路图设计）
41MUX （VHDL设计）
《综合电子系统设计》系列讲座
else
next_state=A;
default:
next_state=A;
endcase
z=(state==C); //Define output
end
// Define the sequential block
always @(posedge clk or negedge rst)
begin
if (!rst) state<=A;
课后习题
《综合电子系统设计》系列讲座
数字系统设计部分讲座说明
主要讲座内容
常用数字系统设计范例 常用数字系统设计技巧 数字系统设计注意事项
讲座与数字电路课程教学的差异
课时安排 内容覆盖面 能力侧重点
《综合电子系统设计》系列讲座
数字系统设计部分讲座说明（续）
课后习题要求
两次课后都有习题布置 作业电子档递交： 文件命名要求：姓名+学号+作业名
时序逻辑电路单元设计范例
计数器 移位寄存器 有限状态机
计数器设计案例
《综合电子系统设计》系列讲座
可正向、倒向计数器
异步清零 同步置数
计数器设计案例
《综合电子系统设计》系列讲座
具体时序仿真结果
《综合电子系统设计》系列讲座
时钟三分频设计案例
《综合电子系统设计》系列讲座
时钟三分频设计案例
其它
PLD设计开发平台使用自学为主 HDL语言（不限种类）自学为主
《综合电子系统设计》系列讲座
数字电路课程内容回顾
数制和码制 组合逻辑电路
组合逻辑电路的分析 组合逻辑电路的设计
时序逻辑电路
时序逻辑电路的分析 时序逻辑电路的设计
培训关注点 培训关注点
《综合电子系统设计》系列讲座
具体时序仿真结果
《综合电子系统设计》系列讲座
有限状态机（FSM）设计基础
FSM分米勒型(Mealy)和摩尔型(Moore) 两种，前者的输出取决于机器状态和输 入，后者的输出与输入无关。
FSM的设计方法有两类：一种是将状 态的转移和状态的操作写在同一个模块 中，另一个是将状态转移单独写成一个 模块。后者利于综合器优化代码、布局 布线。
else state<=next_state;
end
endmodule
《综合电子系统设计》系列讲座
Moore型FSM波形图
Mealy型FSM
《综合电子系统设计》系列讲座
module mealy (clk, rst, w, z);
input
clk, rst, w;
output z;
reg
z;
reg
//Define the next state and output combination circuits
always @(w,state) begin
case(state) A: if(w) begin z=0; next_state=B; end
else begin z=0; next_state=A; end B: if(w) begin z=1; next_state=B; end
数字电路设计（上）
2009年4月
主要内容
《综合电子系统设计》系列讲座
数字系统设计部分讲座概述 常用数字系统单元设计范例
常用组合逻辑单元 常用时序逻辑单元 常用综合逻辑设计示范
数字系统设计技巧举例（上）
Quartus II使用流程 宏函数使用 三态门使用
基于HDL和PLD器件的逻辑设计
名词解释
HDL：Hardware Description Language PLD：Programmable Logic Device
技术优势
兼容原逻辑电路设计方法 增加电路行为描述设计方法 器件数量减少、设计效率提升、系统可
靠性提升
《综合电子系统设计》系列讲座
《综合电子系统设计》系列讲座
Moore型FSM
A为初始状态；w为输入；z为输出
module input output reg reg[2:1]
simple (clk, rst, w, z); clk, rst, w; z; z; state, next_state;
parameter[2:1] A=2'b00,B=2'b01, C=2'b10;
数字电路课程内容回顾（续）
组合逻辑设计流程 时序逻辑设计流程
逻辑问题分析
真值表
最 小
逻辑函数表达式
标 准
化
化
设
设
计
选定器件类型
计
路
路
线
线
卡诺图化简
函数式变换
逻辑电路图
逻辑电路图
பைடு நூலகம்
逻辑功能 状态图 状态转换真值表 逻辑方程组 逻辑电路图
《综合电子系统设计》系列讲座
传统数字系统设计案例
设计题：设计一个电路，其输入范围为 二进制数字0~15，当此数为素数时电 路输出为1。
state, next_state;
parameter A=1'b0, B=1'b1;
//Define the sequential block always @(posedge clk or negedge rst) begin
if (!rst) state<=A; else state<=next_state; end
else begin z=0; next_state=A; end endcase end
always @(w, state)
begin
case(state)
// Define state circle
A: if(w)
next_state=B;
else
next_state=A;
B: if(w)
next_state=C;
else
next_state=A;
C: if(w)
next_state=C;
最小化设计方法 标准化设计方法（8选1数据选择器）
《综合电子系统设计》系列讲座
数字电路课程内容回顾（续）
典型组合逻辑单元案例
编码/译码器 数据选择器 查找表/ROM
典型时序逻辑单元案例
计数器 移位寄存器
数字系统设计要点
编码/状态的优化选择 中小规模的逻辑电路单元拆分
《综合电子系统设计》系列讲座
组合逻辑电路单元设计范例
编码器/译码器 多路数据选择器
《综合电子系统设计》系列讲座
编码器/译码器设计案例
8-3编码器 （Verilog HDL设计）
3-8译码器 （电路图设计）
41MUX设计案例
《综合电子系统设计》系列讲座
41MUX （电路图设计）
41MUX （VHDL设计）
《综合电子系统设计》系列讲座
else
next_state=A;
default:
next_state=A;
endcase
z=(state==C); //Define output
end
// Define the sequential block
always @(posedge clk or negedge rst)
begin
if (!rst) state<=A;
课后习题
《综合电子系统设计》系列讲座
数字系统设计部分讲座说明
主要讲座内容
常用数字系统设计范例 常用数字系统设计技巧 数字系统设计注意事项
讲座与数字电路课程教学的差异
课时安排 内容覆盖面 能力侧重点
《综合电子系统设计》系列讲座
数字系统设计部分讲座说明（续）
课后习题要求
两次课后都有习题布置 作业电子档递交： 文件命名要求：姓名+学号+作业名
时序逻辑电路单元设计范例
计数器 移位寄存器 有限状态机
计数器设计案例
《综合电子系统设计》系列讲座
可正向、倒向计数器
异步清零 同步置数
计数器设计案例
《综合电子系统设计》系列讲座
具体时序仿真结果
《综合电子系统设计》系列讲座
时钟三分频设计案例
《综合电子系统设计》系列讲座
时钟三分频设计案例
其它
PLD设计开发平台使用自学为主 HDL语言（不限种类）自学为主
《综合电子系统设计》系列讲座
数字电路课程内容回顾
数制和码制 组合逻辑电路
组合逻辑电路的分析 组合逻辑电路的设计
时序逻辑电路
时序逻辑电路的分析 时序逻辑电路的设计
培训关注点 培训关注点
《综合电子系统设计》系列讲座
具体时序仿真结果
《综合电子系统设计》系列讲座
有限状态机（FSM）设计基础
FSM分米勒型(Mealy)和摩尔型(Moore) 两种，前者的输出取决于机器状态和输 入，后者的输出与输入无关。
FSM的设计方法有两类：一种是将状 态的转移和状态的操作写在同一个模块 中，另一个是将状态转移单独写成一个 模块。后者利于综合器优化代码、布局 布线。
else state<=next_state;
end
endmodule
《综合电子系统设计》系列讲座
Moore型FSM波形图
Mealy型FSM
《综合电子系统设计》系列讲座
module mealy (clk, rst, w, z);
input
clk, rst, w;
output z;
reg
z;
reg
//Define the next state and output combination circuits
always @(w,state) begin
case(state) A: if(w) begin z=0; next_state=B; end
else begin z=0; next_state=A; end B: if(w) begin z=1; next_state=B; end