90、时序电路设计示例

时序电路设计示例

在数字系统的设计中，时序电路是非常重要的一部分。几乎每个实际的数字系统都是一个时序电路，只要有一个反馈回路、锁存器或触发器，就可以使电路的当前行为依赖于其过去的输入。

1. 设计方法的演变

早期的数字设计师，以及 20 世纪 80 年代的许多设计师，都是手动编写状态表，并使用综合方法来构建相应的电路。但如今，大多数状态表都是使用硬件描述语言（HDL）来指定的，如 ABEL、VHDL 或 Verilog。HDL 编译器会执行与传统综合方法等效的操作，并将指定的机器实现在 PLD、CPLD、FPGA、ASIC 或其他目标技术中。

2. ABEL 和 PLD 的设计示例

2.1 设计优势

使用 ABEL 和 PLD 进行设计有两个主要优势：
- 不必过于担心最终激励方程的复杂性，只要它们能适合 PLD 即可。
- 可以利用 ABEL 语言的特性，使设计更易于表达和理解。

2.2 PLD 状态机的时序和封装

PLD 状态机的设计通常会受到单个 PLD 中可用输入和输出引脚数量的限制。以下是一些相关的时序和封装特点：
- 时序参数 ：tCO 是触发器时钟到输出的延迟，tPD 是通过与 - 或阵列的延迟。
- 输出类型 ：
- 状态变量分配给寄存器输出，在 CLOCK 上升沿后的 tCO 时间稳定。
- Mealy 型输出分配给组合输出，在任何影响它们的输入变化后的 tPD 时间稳定。在状态变化后，Mealy 型输出也可能改变，此时它们在 CLOCK 上升沿后的 tCO