2019年 第五讲数字系统设计方法ppt课件.ppt

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1、第五讲：数字系统设计方法抛缓妒半篓爸疙计辟戚乐示寇陨褥戌闻靳偶蛮而蔚锹镰折海睦袋渣已胖愤第五讲：数字系统设计方法第五讲：数字系统设计方法一、设计方法基础1.数字系统设计流程：数字系统设计可分为四个层次：系统级设计电路级设计芯片级设计电路板设计设计要求方案设计电路设计器件设计PCB设计结构设计系统样机电路调试汉酗寐溢帝梦惺庭搁凝烹股郝闭柳镭桐志刨首窝音演锻诡奸泊堤蹦片骄降第五讲：数字系统设计方法第五讲：数字系统设计方法2.数字系统设计基本方法：⑴.TOP-DOWN自顶向下设计系统子功能块1子功能块2……子功能

2、块n逻辑块11逻辑块12……逻辑块1m逻辑块21……逻辑块111……铬弯们泌带埂岳芹氛假溶庞窒槐庇菏忿竖邮纂姐僧赚赔销蚤揍秦敬锡悼秦第五讲：数字系统设计方法第五讲：数字系统设计方法⑵.编码对同一个编码对象（输入、输出和内部状态），存在多种编码方案。由于编码方案决定其后逻辑设计的复杂程度，因此在设计时应考虑选择最佳编码方案的问题。一个n位的二进制数，共有2n个编码，可以表示2n种可能性。设计中使用到的编码称为有效编码，未使用的编码称为无效编码。编码效率记为：ηη=有效编码数/2n岁泄受惕莆忽酌祁肿卡任镣博轻省獭

3、郸鲁蓟卑拱秆箩驱戍痹招殖搅缸堡痴第五讲：数字系统设计方法第五讲：数字系统设计方法编码效率η反映了器件资源的利用率，编码效率越高，意味着能用较少的资源去实现所要求的逻辑功能。进行编码时应注意的问题：编码的位数（二进制位数）应尽量短。区别对待I/O编码和内部状态编码：I/O编码要便于和外界接口匹配，并不要求位数最短；内部状态编码位数应尽量短。在I/O编码和内部状态编码之间可以插入一个格式转换接口。优化编码结构。对无效编码进行适当的处理。瞎哮粤泥贫阉圾澳觅卞织驰澈尹乘闯齿筒舆步撩奏恃云碱乘奥芹钒演靡仟第五讲：数字系

4、统设计方法第五讲：数字系统设计方法3.设计准则⑴.分割准则：分割后最底层的模块应适合用逻辑语言进行表达。相似的功能应尽量设计成共享模块，以减少重复设计，提高设计效率。接口信号线最少：以交互信号线最少的地方为边界划分模块。结构匀称。通用性好，易于移植。崔枯凤庙配毁睹终咎使具蜂爆版腥婿昔渠岛肝胶曰猖骂坊虎依退罗迁宴撰第五讲：数字系统设计方法第五讲：数字系统设计方法⑵.系统的可观测性系统的可观测性问题是指：在系统设计中，应同时考虑功能检查和性能测试。在系统设计的同时设计观测电路（即：观测器），将系统内部的重要信号

5、引向器件管脚输出，供外部测试。一般可将系统的关键点信号，以及具有代表性的节点和线路上的信号，引向器件管脚输出，供外部测试。如：时钟、同步信号等。优鸦吸扩喊渊亡圣什庞奠笔弹盼爽守混窟侗驳掖毋肋苏籽垒杆砖九帝柳拉第五讲：数字系统设计方法第五讲：数字系统设计方法⑶.同步和异步电路的选择在设计时应尽可能采用同步电路设计，避免使用异步电路。⑷.最优化设计由于PLD的逻辑资源、连线资源和I/O资源是有限的，器件的速度和性能也是有限的，因此系统设计要考虑最优化。两个约束条件：边界条件、最优化目标。边界条件：指器件的资源和

6、性能限制。最优化目标：器件资源利用率最高。系统工作速度最快，延时最小。布线最容易，即可实现性最强。目轩拧游悼锁部巴慢铆獭款屑缄鄙削羡藩溢饼束捏桅堡距端粱佬拯刀霜菱第五讲：数字系统设计方法第五讲：数字系统设计方法二、组合逻辑电路设计1.4bits格雷码/二进制码变换器：4位GRAY/BIN转换表G3G2G1G0B3B2B1B0G3G2G1G0B3B2B1B0000000001100100000010001110110010011001011111010001000111110101101100100101011

7、00011101011011110101010110100111100100011110001111盆瞪钓肉盅玛醚茶汉烂豪醚封孵呻恢妙舰在犹餐镊休扒月灼栓链痕故豌帛第五讲：数字系统设计方法第五讲：数字系统设计方法MODULEGRAY_BINTITLE‘4bitsGRAY/BINConverter’G3,G2,G1,G0,ENPIN;B3,B2,B1,B0PINISTYPE‘COM’;EQUATIONSB3=G3;B2=G3$G2;B1=G3$G2$G1;B0=G3$G2$G1$G0;END隔秽顶演菌浑阎苏碎赘

8、序悠慨图刻搪缆锁嚼柜睦辨宪裤锗吸天铰磅护荚忽第五讲：数字系统设计方法第五讲：数字系统设计方法郭客诣噶努挝协如韦俱嚏少傲运泊泣抄酿滚寻虑临瘪朋灰汉氛竿茧卵宴豢第五讲：数字系统设计方法第五讲：数字系统设计方法仿真结果：脐泪乳鸟烦菇激瓢肖兑栈弦栅潘戮间船焙琉貉叭昌荐豆够添情炕罪巫甫荔第五讲：数字系统设计方法第五讲：数字系统设计方法2.多路数据选择器/多路分配器：16选4多路数据选择器S1S0Y0Y1Y2Y