数字系统设计1

输出 接口
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数据输出
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▪ 输入电路 ➢ 完成信号的转换：模数转换器、译码器、数据选 择器和寄存器 ➢ 输入应该包含缓冲电路
▪ 输出电路 ➢ 输出驱动与执行 ➢ 译码器、显示电路、寄存器和数模转换器来实现 ➢ 输出应该锁存
数字系统：是指对数字信息进行存储、传输、处理的 电子系统。它的输入和输出都是数字量。 ➢通常把门电路、触发器等称为逻辑器件；
➢将由逻辑器件构成，能执行某单一功能的电路，如 计数器、译码器、加法器等，称为逻辑功能部件；
➢把由逻辑功能部件组成的能实现复杂功能的数字电 路称数字系统。
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▪ 时钟电路 ➢ 产生使系统工作的同步全局信号——时钟
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▪ 复杂数字系统的组成
➢ 控制器 ➢ 若干子系统
子
子
子
系
系
系
统
统 ……
统
1
2
n
时钟信号 使能信号
控制 信号
条件 信号
控制系统电路
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Q1 Q2
13
12 11
A1
A2 A3
Q3
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➢ 数字系统和功能部件之间的区别之一在于功能是否 单一。
一个存储器，尽管规模很大，可以达到数兆甚至G字节， 但因其功能单一，只能算是逻辑部件，而由几片MSI构成的交 通灯控制器却可称为系统。
➢ 数字系统和功能部件之间的区别之二在于是否包含 控制电路。
一个数字电路，无论其规模大小，只有在具有控制电路的 情况下才能称之为系统。
▪ Synplify Pro：综合软件。 ▪ 学习方法：学以致用，编写程序，仿真验
证功能，综合查看硬件结构
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考核方式
▪ 考核方式：闭卷 ▪ 成绩评定：平时10％，实验20％，期末考
试70％
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第一讲 数字系统设计概述
▪ 数字系统概述 ▪ Verilog概述 ▪ 结构化设计方法
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1.1 数字系统概述
一、数字系统的概念
模描述 行为建模描述 ➢ Verilog高级结构 ➢ Verilog的测试仿真及综合 ➢ 数字系统设计：基本存储单元、常用时序电
路设计、状态机设计、时钟设计、流水线设 计
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参考教材
▪ 1.夏宇闻 著. Verilog数 字系统设计教程（第3 版）
▪ 其任务是：通过本课程的学习，使学生 掌握利用Verilog设计现代数字集成系统 的基本方法和手段。最终建立软件的建 模到硬件数字集成电路的桥梁。
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课程内容
▪ 具体内容包括：
➢ 数字系统概述 ➢ Verilog语言的构成元素 ➢ Verilog建模方法：门级建模描述 数据流建
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▪ 2.潘松 陈龙 黄 继业. EDA技术 与Verilog HDL （第2版）.清 华大学出版社
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数字系统设计
主讲：信息与通信学院 谢跃雷 （副教授）
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课程内容
▪ 本课程是一门关于现代数字集成系统设 计基础的课程，讲述硬件描述语言 Verilog HDL的要素、语法、语句，仿真 测试程序及可综合程序的设计方法。
及存储器芯片，甚至包括GAL等。 ➢ 特点：
传统的设计方法 适合小规模、功能简单的数字系统
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基于通用标准集成电路实现数字系统示例
UCC 74LS161
3 P0
4
5 6
P1 P2
P3
7
Q0 14 A0
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三、数字系统的实现方式
▪ 1、基于通用标准集成电路实现数字系统 ➢ 采用SSI、MSI、LSI集成电路构成数字系统
例如：数字钟(74LS161、译码器、显示器等)
➢ 方法：器件搭成电路板，电路板构成系统 ➢ 器件：74/54系列(TTL)、4000/4500系列(CMOS)以
▪ 3.[美] Michael D.Ciletti 著；李 广军，林水生， 阎波 等 译.Verilog HDL 高级数字设计 （第二版）
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应用软件
▪ Modelsim :仿真软件，仿真分为前仿真和 后仿真 。
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▪ 数据处理器 ➢ 主要包括逻辑运算与算术运算 ➢ 数字系统不可缺少的部分
▪ 控制器 ➢ 协调数字系统工作的部件 ➢ 数字系统不可缺少的部分 ➢ 输入：时钟/条件信号/全局信号/…… ➢ 输出：控制信号/相对于时钟的信号(时序)/……
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二、数字系统的组成
▪ 数字系统的组成 ➢ 输入电路/输出电路/数据处理器/控制器/时钟电路
系统核心算（术最运算小） 数据输入
智能
逻辑运算
系统
存
输入
储 器
控制 电路
控制信号 数据 条件信号 处理