(1)D触发器verilog描述

本文介绍了FPGA的基础知识及其在数字逻辑中的重要性,强调了Verilog作为硬件描述语言在设计中的作用。通过详细讲解Verilog描述D触发器的实例,展示了如何使用Verilog进行FPGA设计,旨在帮助读者理解和掌握FPGA设计的基本步骤。

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2.1 D触发器verilog描述

2.1.1 本节目录

第一,本节目录;

第二,本节引言;

第三,FPGA简介;

第四,verilog简介;

第五,D触发器verilog描述实例;

第六,结束语。

2.1.2 本节引言

给FPGA一个支点,它可以撬动整

### D触发器Verilog实现 在数字电路设计中,D触发器是一种重要的同步元件,能够根据时钟脉冲来捕获输入信号的状态并将其保持。以下是基于Verilog语言描述的一个简单边沿触发型D触发器的设计[^1]。 #### 设计原理 该组件具有两个主要端口:`d`作为数据输入;`clk`表示时钟输入。每当检测到上升沿(对于正边缘触发),当前施加于`d`上的电平会被传递给输出端`q`,同时更新内部状态直到下一个有效时钟跳变到来之前一直维持不变。为了防止竞争冒险现象的发生,在某些应用场合下还可能引入异步置位(`preset`)与清零(`clear`)控制线。 #### Verilog代码实例 下面是利用行为级建模方式书写的非复位版本D触发器: ```verilog module dff ( input wire clk, input wire d, output reg q ); always @(posedge clk) begin q <= d; end endmodule ``` 上述代码定义了一个名为`dff`的新模块,它接受一个时钟信号`clk`以及数据输入`d`,并通过敏感列表指定仅当遇到`clk`的正向跃迁时才执行赋值操作,即实现了经典的D型触发器特性[^2]。 对于带有异步清除功能的标准单元,则可以在原有基础上增加额外参数以支持更广泛的应用场景: ```verilog module dff_reset ( input wire clk, input wire rst_n, // active low reset signal input wire d, output reg q ); // Asynchronous reset takes precedence over clocked behavior. always @(posedge clk or negedge rst_n) if (!rst_n) q <= 0; // Reset value can also be parameterized else q <= d; endmodule ``` 此扩展允许用户通过拉低外部提供的重置引脚`rst_n`即时将存储单元的内容强制设置为初始态,而不必等待任何特定时刻的到来。这种机制特别适用于需要快速初始化硬件资源的情形之下[^4]。 #### 测试平台构建 为了验证所编写模型的行为是否符合预期,通常还需要配套建立相应的TB文件来进行仿真实验。这里给出一段简单的测试台框架供参考: ```verilog module tb_dff(); reg clk_tb; reg d_tb; wire q_tb; initial begin $dumpfile("wave.vcd"); $dumpvars(0,tb_dff); // Initialize inputs clk_tb = 0; d_tb = 0; // Apply stimulus and check outputs after some cycles... #10ns d_tb = 1'b1; // Set data to high at time=10ns repeat (5)@(negedge clk_tb); // Wait five falling edges of the clock before ending simulation. $finish; end // Generate a periodic square wave as our system's master timing reference always #5ns clk_tb =~ clk_tb; // Instantiate device under test with connections between ports dff uut( .clk(clk_tb), .d(d_tb), .q(q_tb) ); endmodule ``` 这段程序创建了一组虚拟波形记录指令,并设置了基本的时间序列事件用来驱动待测对象的不同工作模式。最后通过调用内置函数结束整个过程[^3]。
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