[工学]asic原理及应用

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1、ASIC原理及应用主讲：信息与通信学院谢跃雷(副教授）7/13/20211桂林电子科技大学信息与通信学院第二章ASIC算法模型设计数字系统的描述方法数字系统算法设计算法流程图算法结构7/13/20212桂林电子科技大学信息与通信学院2.1数字系统模型为便于分析和设计数字系统，有必要选择适当的模型对系统进行描述。数字系统的动态模型和算法模型是两种基本的有效模型。一、动态模型指在数字逻辑设计中，采用传统的状态转换图，状态转换表，状态方程，输出方程，时序图，真值表，卡诺图等描述工具的数字系统称为动态模型。数电学过的

2、描述方法7/13/20213桂林电子科技大学信息与通信学院例：设计一个串行数据检测电路，当连续输入3个或3个以上“1”时，电路输出为“1”，其它情况下输出为“0”。例如：输入X101100111011110输出Z000000001000110状态表7/13/20214桂林电子科技大学信息与通信学院二、算法模型对于较复杂的数字系统，动态模型难以适用，数字技术人员现今普遍采用算法模型来描述和设计数字系统。算法模型思想：将系统实现的功能看作是应完成的某种运算。若运算太复杂，可把它分解成一系列子运算(子功能)，若子运

3、算还较复杂，可以继续分解，直到分解为一系列简单运算。然后按一定的规律，顺序地或并行地进行这些简单的基本运算，从而，实现原来复杂系统的功能。7/13/20215桂林电子科技大学信息与通信学院数字系统的算法模型通常具有两大特征：(1)含有若干子运算：数据存储、读取、算术运算、逻辑运算等。(2)具有相应的控制序列，控制子运算按一定的规律有序地执行。算法就是有基本运算及规定的运算顺序所构成的完整的解题步骤，就是解决问题的方法。事实证明，任何一个系统都可以用算法模型来进行描述。7/13/20216桂林电子科技大学信息与

4、通信学院例：设计一个串行数据检测电路，当连续输入3个或3个以上“1”时，电路输出为“1”，其它情况下输出为“0”。例如：输入X101100111011110输出Z0000000001000110求其算法模型?解：实现该系统功能应由三个存贮单元R1、R2和R3，分别存放输入信号x(t-1)、x(t)、x(t+1)的数据，然后再根据以下检测规则决定输出Z(1)当x(t-1)＝x(t)＝x(t+1)=1，输出Z=1即Z=R1&R2&R3。(2)其它情况Z＝0。每经过一次检测，则将后进入的数据取代先进入的数据，又送进

5、一个新的数据，此过程周而复始地进行。以上就是串行数据检测算法，如何描述该算法模型？7/13/20217桂林电子科技大学信息与通信学院图2.1.3序列检测系统算法流程图开始t=0Z=0t=t+1Z=1Z=0R1=R2=R3=1?NOYESR1X(t)R2R1R3R2以图形像地给出了需要进行的操作以及进行这些操作的条件和顺序。与软件设计中的流程图十分相同，称为算法流程图。算法流程图描述算法后，可借助编程语言来设计实现，可用如C语言、Matlab语言，建模仿真，以验证算法。7/13/20218桂林电子科技大学信息与

6、通信学院moduleser_detector(z,x,clk);inputx,clk;outputz;regr1,r2,r3;initialbeginr1=0;r2=0;r3=0;endalways@(posedgeclk)beginr3<=r2;r2<=r1;r1<=x;endassignz=r1&r2&r3;endmodule7/13/20219桂林电子科技大学信息与通信学院Modelsim仿真结果synplify综合结果7/13/202110桂林电子科技大学信息与通信学院三、算法流程图算法模型可以描述任

7、何系统，其二大特征子运算或子操作及操作顺序，正确描述算法模型的工具应具备：应有一组符号和规则，描述系统的各种运算或操作及顺序；本层次的描述应为变换成下一层次的描述提供足够的信息。描述方法应简明易学。目前广泛使用的工具：算法流程图7/13/202111桂林电子科技大学信息与通信学院1.工作块：工作块是一个矩形块，块内用简要的文字公式来说明应进行的一个或若干个操作及应输出的信号。CNT0计数器清零Rb=exp(B)RmMTERM=1三个运算操作特点：①工作块描述的操作与具体硬件之间并无对应关系，即可以用不同的硬件

8、实现。②工作块描述的操作不一定在一个时钟周期内完成。7/13/202112桂林电子科技大学信息与通信学院2.判断块CNT=8?CNT0A1.A0CNTCNT+1FD0FD1FD001001NOYES图2.2.1判断块判断块的符号是菱形，块内给出判断变量及条件，条件满足与否决定不同的操作，称为分支。判断块有多个变量，可能构成多个分支。7/13/202113桂林电子科技大学信息与通信学院3.条件块BDB