高二物理競(jìng)賽課件電路中PLD的設(shè)計(jì)過(guò)程及主要優(yōu)點(diǎn)

電路中PLD的設(shè)計(jì)過(guò)程及主要優(yōu)點(diǎn)電路中PLD的設(shè)計(jì)過(guò)程及主要優(yōu)點(diǎn)1）PLD的設(shè)計(jì)過(guò)程所需設(shè)備：兩大類(lèi)——可編程邏輯開(kāi)發(fā)軟件，編程器設(shè)計(jì)過(guò)程分三個(gè)階段：

設(shè)計(jì)輸入設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)驗(yàn)證2）PLD的主要優(yōu)點(diǎn)簡(jiǎn)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)（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(jì)。）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(jì)算機(jī)輔助邏輯設(shè)計(jì)系統(tǒng)，由系統(tǒng)自動(dòng)完成控制單元的設(shè)計(jì)。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(diǎn)ASM圖為時(shí)序電路系統(tǒng)提供了形式化描述方法。在ASM圖中，每個(gè)狀態(tài)框僅有一個(gè)出口（分支有判斷框提供），保證了無(wú)二義性，且自動(dòng)滿足閉合性和完整性。由于每個(gè)ASM塊只能描述系統(tǒng)的一個(gè)狀態(tài)，對(duì)于計(jì)算機(jī)和類(lèi)似的復(fù)雜數(shù)字系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，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(lái)描述和定義數(shù)字系統(tǒng)中的操作和實(shí)現(xiàn)這些操作的硬件結(jié)構(gòu)。

寄存器傳送語(yǔ)言（RTL）就是這種形式語(yǔ)言之一。（5）MDS圖

寄存器傳送語(yǔ)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(yǔ)言。這是一種硬件描述語(yǔ)言，可以直接對(duì)操作過(guò)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(yǔ)言中的各種符號(hào)

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

RTL表示與硬件對(duì)應(yīng)。）目前，存在著各式各樣的寄存器傳送語(yǔ)言，尚無(wú)統(tǒng)一的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，此節(jié)只介紹一種最簡(jiǎn)便的寄存器傳送語(yǔ)言。用寄存器傳送語(yǔ)言描述數(shù)字系統(tǒng)時(shí)，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(jì)數(shù)器存儲(chǔ)器

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

這種寄存器傳送語(yǔ)言的語(yǔ)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(shí)序，

微操作表確定了對(duì)存儲(chǔ)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(shí)信號(hào)組成，也可以根據(jù)以前的操作結(jié)果決定。當(dāng)控制信號(hào)為某一個(gè)二進(jìn)制狀態(tài)時(shí)，就啟動(dòng)某個(gè)操作，而為另一個(gè)狀態(tài)時(shí)，則禁止這種操作。

數(shù)字系統(tǒng)中最常見(jiàn)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(duì)存儲(chǔ)在寄存器中的信息所進(jìn)行的微操作與數(shù)據(jù)的類(lèi)型有關(guān)。計(jì)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(jiǎn)便的寄存器傳送語(yǔ)言若選用D觸發(fā)器，則次態(tài)Qn+1=D，則可直接寫(xiě)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(jì)數(shù)器模40計(jì)數(shù)器模60計(jì)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(gè)數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)一般帶有ADC和DAC。數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）接受被量化后的自然界各種模擬輸入信號(hào)，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理，對(duì)將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬輸出信號(hào)，為自然界各種應(yīng)用進(jìn)行服務(wù)。

A／D轉(zhuǎn)換過(guò)程一般要經(jīng)過(guò)采樣、保護(hù)、量化、編碼幾個(gè)步驟。轉(zhuǎn)換過(guò)程結(jié)束后，模擬輸入信號(hào)被量化成等值的二進(jìn)制編碼的數(shù)字信號(hào)。常見(jiàn)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／