数字电路 第十二章

《数字电路 第十二章》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第12章数字系统设计基础一、数字系统概念二、数字系统设计的任务三、数字系统的设计方法1.自底向上法（Bottom-up）2.自顶向下法（Top-Down）3.以自顶向下法为主导，并结合使用自底向上法（TD&BUCombined）9/15/20211第十二章数字系统设计基础12.1概述一、数字系统的基本模型1.基本模型2.数据处理器3.控制器二、数字系统时序约定1.同步数字系统2.最小时钟周期3.异步输入信号转换成同步输入信号9/15/20212第十二章数字系统设计基础3.电路设计2.逻辑设计三、数字系统的设计步骤4.物理

2、设计1.系统设计9/15/20213第十二章数字系统设计基础12.2寄存器传输语言(RTL)1.寄存器传输操作3.寄存器的表示方法一、传输操作二、算术操作三、逻辑操作四、移位操作五、条件控制语句2.寄存器传输语言9/15/20214第十二章数字系统设计基础12.3数字系统设计的其他描述工具一、方框图1.作用2.构成要素2.基本符号二、算法流程图1.作用9/15/20215第十二章数字系统设计基础三、算法状态机图（ASM图）1.作用2.符号3.ASM块5.各种逻辑框之间的时间关系6.ASM图的建立4.ASM图与状态转移图7

3、.由ASM图推导处理器明细表和控制器状态转移图（表）9/15/20216第十二章数字系统设计基础例12.4.14位数字乘法器的设计一、系统设计1.明确设计任务2.确定系统的初始结构图二、逻辑设计和电路设计1.导出ASM图2.数据处理器的设计12.4数字系统设计举例9/15/20217第十二章数字系统设计基础(2)用数据选择器、寄存器、译码器的方法（用MSI)(3)用每态一个触发器的方法（用SSI)(4)用PLA的方法（用LSI)3.控制器的设计(1)传统设计方法（用SSI)9/15/20218第十二章数字系统设计基础12

4、.5PLD在数字系统设计中的应用一、使用PLD器件的优点二、用GAL实现数字系统9/15/20219第十二章数字系统设计基础2.数据处理器的设计3.控制器的设计三、物理设计例12.5.1交通灯管理系统的设计一、系统设计1.系统初始结构图二、逻辑设计和电路设计1.导出ASM图9/15/202110第十二章数字系统设计基础12.6VHDL实现数字系统举例一、根据状态转移图设计控制器二、根据ASM图设计控制器三、根据ASM图设计数字系统例1例2例3例4作业9/15/202111第十二章数字系统设计基础第12章数字系统设计基础一

5、、数字系统概念由若干数字逻辑部件构成的能够产生、存储、传输、处理数字信息的客观实体。二、数字系统设计的任务1.用规范化和形式化的方式作出正确的系统逻辑功能描述；2.设计具体的电路来实现所描述的系统逻辑功能。9/15/202112第十二章数字系统设计基础三、数字系统的设计方法1.自底向上法（Bottom-up）元件级→部件级→子系统级→系统级优点：可以继承使用经过验证的、成熟的部件与子系统，从而可以设计重用，减少设计的重复劳动，提高设计生产率。缺点：设计人员的思想受控于现成可用的元件，不容易实现系统化的、清晰易懂的以及可靠

6、性高、可维护性好的设计。9/15/202113第十二章数字系统设计基础2.自顶向下法（Top-Down）系统级→子系统级→部件级→元件级是一种概念驱动的设计方法。在整个设计过程中尽量运用概念（即抽象）去描述和分析设计对象，而不过早地考虑实现该设计的具体电路、元器件和工艺，以抓住主要矛盾，避免纠缠在具体细节上。可实现系统化的、清晰易懂的以及可靠性高、可维护性好的设计。9/15/202114第十二章数字系统设计基础3.以自顶向下法为主导，并结合使用自底向上法（TD&BUCombined）这种方法即能保证实现系统化的、清晰易懂

7、的以及可靠性高、可维护性好的设计，又能减少设计的重复劳动，提高设计生产率。IP核（IntellectualProperty——知识产权）：封装有5000门以上的硅功能块，是一种可重复利用的知识产品。如：MPEG、DSP、DRAM、PCI、USB…9/15/202115第十二章数字系统设计基础12.1概述一、数字系统的基本模型1.基本模型(1)输入接口：完成信号转换、同步化处理等;(2)输出接口：输出整个系统的各类信号;(3)数据处理器(4)控制器9/15/202116第十二章数字系统设计基础2.数据处理器(1)模型①组合

8、网络②寄存器组③控制网络(2)设计通过对系统逻辑的分析，明确数据处理器的操作任务，作出数据处理器操作明细表，以操作明细表作为设计依据。9/15/202117第十二章数字系统设计基础3.控制器(1)模型①组合网络②状态寄存器（Q）(2)设计以状态转移表为设计依据。9/15/202118第十二章数字系统设计基础二、数字系