利用FPGA如何实现上升沿和下降沿的检测

本文介绍FPGA中信号上升沿和下降沿检测的方法,包括使用移位寄存器和双寄存器异或等技术实现信号变化的检测。

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FPGA中信号上升沿和下降沿检测是个重要的问题,这里给出了几种检测时钟沿的方法,仅供参考!


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1.检测信号的上升沿和下降沿,将信号打入移位寄存器,检测相邻两位的变化

直接上代码

			//signal  data 为待检测时钟信号
			reg  [2:0 ] a3_edge;
			reg  [2:0]  a3 ;
			
			always@(posedge clk or negedge reset_n)
			begin
					if(reset_n == 1'b0)
					a3 <= 3'b000;
			else
					a3 <= {a3[1:0],data };
			end
			
			assign a3_edge = a3[2]^a3[1]; // detect edge changes of signal    data 
			
			reg [3:0] cnt;
			always@(posedge clk or negedge reset_n)
			begin
				if(reset_n == 1'b0)
				cnt <= 4'b0000;
			else if(a3_edge == 1'b1)
				cnt <= cnt + 4'b0001;
			end

由此即可检测出上升沿和下降沿,并可计数出个数。

2 .设计两个或多个一位的寄存器,用来接收被检测的信号,系统时钟来一次记一次输入信号,如果用了两个寄存器直接异或就可以了

	  reg    data_in_d1;
	   reg    data_in_d2;

		always @ (posedge clk,negedge rst_n)
		begin
		    if(!rst_n)
			    begin data_in_d1 <= 1'b0; 
			    data_in_d2 <= 1'b0; 
		    end 
		    else    begin 
				    data_in_d1 <= data_in; 
				    data_in_d2 <= data_in_d1;
			end 
		end 
			assign raising_edge_detect = data_in_d1  & (~data_in_d2);//上升沿
			assign falling_edge_detect = ~data_in_d1 &  data_in_d2;//下降沿
			assign double_edge_detect  = data_in_d1 ^ data_in_d2;//双边沿

检测方法有多种,但基本思路都是一样,通过观察待测信号前后两个时钟的变化。
本人水平有限,若有不妥之处,欢迎各位批评指正。
参考出处:https://www.amobbs.com/thread-4147967-1-1.html?_dsign=bc8e2e2e
https://blog.youkuaiyun.com/weixin_43343190/article/details/82961170

### FPGA实现下降沿检测的方法及电路设计 #### 方法概述 在 FPGA 设计中,下降沿检测是一种常见的技术手段,主要用于捕获信号的变化时刻。通过这种机制可以生成短时间的脉冲信号,进而驱动后续逻辑操作。下降沿检测的核心在于比较当前时钟周期内的输入信号状态前一时钟周期的状态差异。 #### 组合逻辑设计方法 一种简单的方式是利用两级寄存器来存储信号的历史状态,并通过组合逻辑判断是否存在下降沿事件。具体来说,这种方法涉及两个 D 触发器以及一些基本门电路[^2]。第一个触发器记录上一拍的数据;第二个触发器则保存再往前的一次采样值。之后通过对这两个连续样本之间的关系分析即可得出结论: - 如果旧态为高电平而新态变为低电平时,则判定发生了负向转换即所谓的“下降”。 以下是基于 Verilog HDL 的代码片段展示如何构建这样的功能模块: ```verilog module negedge_detector ( input wire clk, // Clock signal input wire reset_n, // Active low asynchronous reset input wire sig_in, // Input signal to detect falling edge on output reg pulse // Output one-clock-wide pulse when a fall is detected ); reg prev_state; always @(posedge clk or negedge reset_n) begin : proc_prev_state if (!reset_n) prev_state <= 1'b0; else prev_state <= sig_in; end // Detect the transition from '1' -> '0' assign pulse = (~sig_in & prev_state); endmodule ``` 上述代码定义了一个名为 `negedge_detector` 的实体单元,它接收三个外部接口参数:系统同步时钟 (`clk`)、异步清零命令(`reset_n`) 待测目标波形(`sig_in`) 。内部维护变量 `prev_state`, 它跟踪最新一次有效更新后的输入水平状况。每当监测到符合条件的情况 —— 即先前保持高位而现在转至低位的情形之下 ,就会激活输出端子上的单周期宽度正尖峰响应 [`pulse`] [^3]. #### 时序逻辑设计方案 另一种更稳健的做法依赖于建立完整的有限状态机(FSM),其中每个阶段都严格受控于全局节拍节奏。这种方式虽然稍微复杂些,但能够更好地抵御噪声干扰等因素的影响。下面给出了相应的伪码描述形式: 1. 初始化所有必要的控制标志位; 2. 进入等待循环直到下一个上升沿到来为止; 3. 记录此时此刻的目标数值作为参照基准; 4. 再度进入监视环节直至发现新的变化趋势为止; 5. 若确认满足条件(由高降至底),则发出相应通知动作并返回初始位置重新开始新一轮流程运转过程 [^4]. 此策略的优势在于其鲁棒性精确性得到了显著提升,尤其是在面对高频抖动或其他不确定性因素存在的情况下表现尤为突出. 综上所述,在实际应用过程中可以根据具体情况选择合适的方案实施部署。无论是简单的两层缓冲结构还是更为精细复杂的多步骤算法模型都可以很好地完成既定任务使命.[^5]
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