Xilinx A7系列FPGA触发器资源(FDCE/FDPE/FDRE/FDSE)

FDCE:异步复位触发器

Single Data Rate D Flip-Flop with Asynchronous Clear and Clock Enable (posedge clk)

注:前100 ns 为初值保持时间,此时操作无效

Templates:

FDCE #(
   .INIT(1'b0) // Initial value of register (1'b0 or 1'b1)
) FDCE_inst (
   .Q(Q),      // 1-bit Data output
   .C(C),      // 1-bit Clock input
   .CE(CE),    // 1-bit Clock enable input
   .CLR(CLR),  // 1-bit Asynchronous clear input
   .D(D)       // 1-bit Data input
);

等效代码:

always @(posedge clk  or posedge clr) 
begin
    if(clr) 
        q <= #1 1'b0;
    else 
        q <= #1 d;            
end

FDPE :异步置位触发器

Single Data Rate D Flip-Flop with Asynchronous Preset and Clock Enable (p

<think>好的,我现在需要回答用户关于FDRE触发器的使用方法和工作原理的问题。首先,我得回顾一下FDRE触发器的基本信息。FDREXilinx FPGA中的一种触发器,属于同步复位触发器。用户可能是在FPGA设计中遇到了相关问题,需要了解如何正确使用它,或者想理解其工作原理以便更好地应用。 首先,我应该查阅用户提供的引用内容。引用[1]给出了FDRE的模板代码和各个端口的功能,包括数据输入D、时钟C、时钟使能CE、同步复位R和数据输出Q。引用[2]提到FDRE是时序逻辑中的触发器,具有自保持功能,不会生成锁存器,同时说明在代码中可以省略else部分的自保持语句,但建议写上以提高可读性。 接下来,我需要组织这些信息,确保符合用户的要求:使用中文,行内数学公式用$...$,独立公式用$$...$$,结构清晰,分步骤解释。同时,需要生成相关问题,并正确添加引用标识。 在回答中,首先要介绍FDRE的基本概念,然后详细说明每个端口的作用。接着,给出一个Verilog例化示例,说明如何在实际代码中使用FDRE的原语。然后,解释同步复位的工作原理,可能涉及时钟边沿和复位信号的条件。同时,需要比较同步复位和异步复位的区别,强调FDRE的同步特性。 关于工作原理,可以结合时序图或状态转换来解释,但用户可能更关注逻辑层面的解释。需要提到,在时钟的有效边沿(通常是上升沿)触发,根据CE和R的状态来决定输出Q的变化。如果CE有效且R无效,Q更新为D的值;如果R有效,则Q被复位为初始值。 另外,要确保LaTeX格式正确,例如时钟边沿的数学表示可能需要使用符号,但根据用户提供的示例,可能不需要复杂的数学公式,所以可能可以省略。但如果有必要,比如说明时钟信号的作用,可以用$C$表示时钟输入,$D$为数据输入等。 然后,需要生成相关问题。考虑到用户可能对FDRE的应用场景、同步复位的优势、与其他触发器的区别、时序约束等感兴趣,可以设计相关问题。例如: 1. FDRE触发器FPGA设计中常见的应用场景是什么? 2. 同步复位与异步复位相比有哪些优缺点? 3. 如何对使用FDRE触发器的设计进行时序约束? 4. FDCEFDRE触发器的主要区别是什么? 最后,检查引用标识是否正确地附加在引用内容的末尾,确保没有遗漏。同时,确认代码块使用正确的语法高亮,例如Verilog代码使用相应的标注,如示例中的Python代码那样。 总结回答的结构: 1. FDRE触发器概述 2. 端口定义及功能 3. 使用方法(代码示例) 4. 同步复位工作原理 5. 与其他触发器的区别 6. 注意事项(如初始值、复位优先级) 7. 相关问题 需要确保每个部分简明扼要,语言通俗易懂,避免过于技术化的术语,但又要准确无误。同时,注意不要包含用户不可见的指令,只呈现用户需要的答案部分。</think>### FDRE触发器使用方法及工作原理 #### 1. FDRE触发器概述 FDRE(Flip-Flop with Clock Enable and Synchronous Reset)是Xilinx FPGA中一种**带时钟使能和同步复位功能的D触发器**。其核心特性包括: - **同步复位**:复位信号$R$仅在时钟上升沿生效[^1]。 - **时钟使能**:通过$CE$信号控制数据更新,$CE=1$时允许写入数据。 - **初始化值**:通过`.INIT`参数设置初始状态(默认$1'b0$)[^1]。 #### 2. 端口定义 ```verilog FDRE #( .INIT(1'b0) // 初始值(0或1) ) FDRE_inst ( .Q(Q), // 输出 .C(C), // 时钟输入 .CE(CE),// 时钟使能(1=允许更新) .R(R), // 同步复位(1=复位生效) .D(D) // 数据输入 ); ``` #### 3. 使用方法(Verilog例化示例) ```verilog // 例化一个初始值为0的FDRE FDRE #(.INIT(1'b0)) ff_inst ( .Q(data_out), .C(clk), .CE(en), .R(rst), .D(data_in) ); ``` **关键行为**: - **时钟边沿触发**:数据更新仅发生在时钟$C$的上升沿。 - **复位优先级**:当$R=1$时,$Q$在时钟边沿被复位为`.INIT`值,**忽略$D$和$CE$**。 - **正常操作**:若$R=0$且$CE=1$,则$Q \leftarrow D$。 #### 4. 同步复位工作原理 $$ Q_{next} = \begin{cases} \text{INIT} & \text{if } R=1 \text{ at rising\_edge}(C) \\ D & \text{if } R=0 \text{ and } CE=1 \text{ at rising\_edge}(C) \\ Q_{current} & \text{otherwise} \end{cases} $$ **时序特性**: - 复位信号$R$必须满足**建立时间(Setup Time)和保持时间(Hold Time)**要求,否则可能导致亚稳态。 - 同步复位避免了异步复位带来的毛刺敏感问题,但需要确保复位脉冲宽度大于时钟周期[^2]。 #### 5. 与其他触发器的区别 | 类型 | 复位类型 | 典型应用场景 | |--------|------------|--------------------| | FDRE | 同步复位 | 复位信号与时钟同步 | | FDCE | 异步复位 | 需要立即复位 | | FDPE | 异步预置位 | 初始化值为1 | #### 6. 注意事项 - **避免锁存器**:FDRE是边沿触发的触发器,无需像组合逻辑那样写全`if-else`分支。 - **资源优化**:在移位寄存器等场景中,可结合SRL16E原语减少触发器占用。
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