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FPGA:组合逻辑电路的设计

试用与非门设计一个热水器水位状态显示电路,要求当水面A、B之间的正常状态时,绿灯G亮;水面B、C间或A以上的异常状态时,黄灯Y亮;水面C以下的危险状态时,红灯R亮。...1.当水面A、B之间的正常状态时,绿灯G亮; 2.水面B、C间或A以上的异常状态时,黄灯Y亮; 3.水面C以下的危险状态时,红灯R亮。...1.当水面A、B之间的正常状态时,绿灯G亮; 2.水面B、C间或A以上的异常状态时,黄灯Y亮; 3.水面C以下的危险状态时,红灯R亮。...根据器件要求(与非门),需将逻辑表达式两次求反,变换为与非-与非式 图片 (4)依据逻辑函数式,可画出由与非门构成的逻辑图。...年12月 Verilog HDL数字设计与综合(第2版), Samir Palnitkar著,夏宇闻等译, 电子工业出版社, 2015年08月 Verilog HDL入门(第3版), J.

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FPGA设计原则总结

速度指设计芯片上稳定运行,所能达到的最高频率,这个频率由设计的时序状况来决定,和设计满足的时钟要求,PAD to PAD time ,clock Setup TIme,Clock Hold TIme,...评价一个设计的代码水平较高,仅仅是说这个设计是由硬件想 HDL 代码这种表现形式的转换更加流畅、合理。而一个设计最终性能,更大程度上取决于设计工程师所构想的硬件实现方案的效率以及合理性。...(FPGA/CPLD 不同,主要是因为单元块的计算方式) 如何实现同步时序电路的延时? 异步电路产生延时的一般方法是插入一个 Buffer,两级与非门等。这种延时调整手段是不适用同步时序设计思想的。...首先要明确一点 HDL 语法的延时控制语法,是行为级的代码描述,常用于仿真测试激励,但是电路综合是会被忽略,并不能启动延时作用。 同步时序电路的延时一般是通过时序控制完成的。...数据接口的同步方法 数据接口的同步 FPGA/CPLD 设计中一个常见问题。很多设计工作不稳定都是源于数据接口的同步问题。 1. 输入输出的延时不可测,或者可能有变动,如何完成数据的同步?

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Verilog HDL 快速入门

Verilog HDL 快速入门 Verilog HDL是一种硬件描述语言(HDL:Hardware Description Language),它是以文本形式来描述数字系统硬件的结构和行为的语言。...将这个表达式的输出结果接在输出引脚 y 上。 这就是一个简单的Verilog程序,不需要我们去设计与非门,直接表达你的你想要的功能就好了。然后,编译下载到FPGA,功能就实现了。...另外,上面的这个程序,这4个逻辑门的顺序,可以随便写,不用管先后顺序。...比如,有这么一段代码: b=a; c=b; 那么最后,c的值就等于a,这个行为描述的时候,语句的先后顺序,决定了赋值的先后。...Verilog,和它对应的还有一个“非阻塞赋值”,表示方法是 <=,我把这种赋值称为“并行赋值”。

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FPGA:逻辑函数的代数法化简

化简的意义:根据化简后的表达式构成的逻辑电路简单,可节省器件,降低成本,提高工作的可靠性。...简化标准(最简的与-或表达式) 乘积项的个数最少(与门的个数少); 每个乘积项包含的变量数最少(与门的输入端个数少)。...}+A \bar{B} \bar{D}+\bar{A} B D+A \bar{B} \bar{C} D+A \bar{B} C D 要求:(1)最简的与-或逻辑函数表达式,并画出逻辑图; (2)仅用与非门画出最简表达式的逻辑图...与FPGA数字系统设计,罗杰,机械工业出版社,2015年04月 Verilog HDL与CPLD/FPGA项目开发教程(第2版), 聂章龙, 机械工业出版社, 2015年12月 Verilog HDL数字设计与综合...(第2版), Samir Palnitkar著,夏宇闻等译, 电子工业出版社, 2015年08月 Verilog HDL入门(第3版), J.

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FPGA设计的8大重要知识点,你都get了吗?

速度指设计芯片上稳定运行所能达到的最高频率,这个频率由设计的时序状况来决定,以及设计满足的时钟要求:PAD to PAD time 、Clock Setup Time、Clock Hold Time、...所以评判一段HDL代码的优劣的最终标准是:其描述并实现的硬件电路的性能,包括面积和速度两个方面。 评价一个设计的代码水平较高,仅仅是说这个设计是由硬件想HDL代码这种表现形式的转换更加流畅、合理。...(FPGA/CPLD不同,主要是因为单元块的计算方式) 如何实现同步时序电路的延时?异步电路产生延时的一般方法是插入一个Buffer、两级与非门等,这种延时调整手段是不适用同步时序设计思想的。...首先要明确一点HDL语法的延时控制语法,是行为级的代码描述,常用于仿真测试激励,但是电路综合是会被忽略,并不能启动延时作用。...如图 2 所示,数据缓冲模块采用了双口 RAM ,并在 DPRAM 后引入了一级数据预处理模块,这个数据预处理可以根据需要的各种数据运算,比如在 WCDMA 设计,对输入数据流的解扩、解扰、去旋转等。

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Verilog HDL门级建模

基本概念 结构级建模: 就是根据逻辑电路的结构(逻辑图),实例引用Verilog HDL内置的基本门级元件或者用户定义的元件或其他模块,来描述结构图中的元件以及元件之间的连接关系。...门级建模: Verilog HDL内置了12个基本门级元件(Primitive,有的翻译为“原语”)模型,引用这些基本门级元件对逻辑图进行描述,也称为门级建模。...原语名称 图形符号 逻辑表达式 and(与门) L = A & B nand(与非门) L = ~(A & B) or(或门) L = A | B nor(或非门) L =~( A | B) xor...给所要描述的这个电路模块确定一个模块名。 用module定义相应模块名的结构描述,并将逻辑图中所有的输入输出端口名列入端口名表项,再完成对各端口的输入输出类型说明。...年12月 Verilog HDL数字设计与综合(第2版), Samir Palnitkar著,夏宇闻等译, 电子工业出版社, 2015年08月 Verilog HDL入门(第3版), J.

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大话FPGA-“万能的芯片?”

这个是某宝上可以买到的世界上简单的芯片之一, 74LS系列,很便宜,两毛钱; 其功能就是二输入与非门。这是一个最简单的芯片,其电路和版图如下 上图中一共4个二输入与非门。...无论多复杂的芯片,都是芯片设计工程师通过硬件描述语言(HDL)来描述电路。 看起来像是和软件工程师一样,都在敲代码,在编程,实际上是搭电路。 EDA工具把语言转换成电路,最终得出这个版图(GDS)。...从HDL(verilog的电路描述语言)到配置文件 bit流 相比一下,专用芯片的开发流程从HDL(verilog的电路描述语言)到硅。这个时间就长多了。 这些bit流包括啥?...但是,这个本质上,讲高级语言(C,C++)转换成硬件描述语言(HDL),通过综合工具转换成电路。 好处是,更贴近软件工程师的习惯,缺点就是加了一层转换,带来了效率的损失。...这些新东西,比较有特色的就是CPU,FPGA内部集成了硬核CPU系统,甚至可以运行OS(操作系统)。 这样CPU+FPGA。

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SR锁存器与D锁存器设计与建模

⭐本专栏针对FPGA进行入门学习,从数电中常见的逻辑代数讲起,结合Verilog HDL语言学习与仿真,主要对组合逻辑电路与时序逻辑电路进行分析与设计,对状态机FSM进行剖析与建模。...电路输入信号的作用下,会从一种稳定状态转换成为另一种稳定状态。...基本SR锁存器 用与非门构成的基本SR锁存器 方框外侧输入端的小圆圈和信号名称上面的小横线均表示输入信号是低电平有效的,同时为了区别,这种锁存器有时也称为基本 SR 锁存器。...一个文件可以写多个模块,其中有一个是主模块(或者称为顶层模块)。 文件名必须使用顶层模块名。本例Dlatch_Structural是主模块,它调用SRlatch_1模块。...对于不太喜欢低层次硬件逻辑图的人来说,功能描述风格的Verilog HDL是一种最佳选择。其中“<=”为非阻塞赋值符,将在下一节介绍。 注意: always内部不能使用assign。

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CMOS和TTL与非门多余输入端处理方法【门电路相关问题】

1.不影响逻辑功能的情况下, CMOS与非门的多余输入端可 ______。...CMOS与门、与非门:多余端通过限流电阻(500Ω)接电源; CMOS或门、或非门:多余端通过限流电阻(500Ω)接地; CMOS输入端悬空时,悬空引脚容易受到外界干扰,使用CMOS门电路时输入端特别注意不能悬空...; (4)TTL门电路的工作速度不高,信号源驱动能力较强,多余输入端可与使用的输入端并联。...何种输入情况下,”与非“运算的结果是逻辑0? ? 答案:C 知识点【与非门】【或非门】 解析: 与非,2个输入A、B,输入A固定为1时,相当于非门;输入A固定为0时,相当于固定输出1。...A、B全为1的时候输出0,A、B只有0就输出1。 ? 或非门类似分析,一个输入接0时,相当于非门;2 输入全为0输出1,输入只要有0输出就为1。 ? ? 【FPGA探索者】

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FPGA Xilinx Zynq 系列(二十五)IP包设计

因为此 IP 已经完成了设计流程的布局和布线的阶段,每个独立的 IP 必须目标特定的最终芯片或芯片系列上,而不能轻易地被移植到其他芯片上。...它的工作流会分析 MATLAB/Simulink 模型,然后自动把这个系统从浮点转换成定点,从而实现高层抽象。 这样用户就可以专注于开发算法和模型,而不必操心错综复杂的 HDL 设计。...工作流中提供的 HDL 代码优化,能指定目标 FPGA 芯片,对代码的实现做出大量的控制:高亮关键路径、控制 HDL 架构,并做出硬件资源利用情况的估计。...要确保一切正常,最好的办法就是要做大量的仿真。 还有一件重要的事情,就是每个 IP 模块需要有恰当的文档说明,这样当某个客户想要把你的 IP 放进他的设计中去的时候,就能准确地知道它的工作原理。...多数率实现 — 如果生成了多速率的设计,这个部分就会有和时钟使能信号 网络有关的数据,这个网络用来整个设计控制各种时钟信号。另外还包括一个总的时序图,以帮助解释不同的时钟域的实现。

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华为内部人眼中的海思芯片及ARM内核

几次蚀刻之间,蚀刻的位置可能会有偏差,如果偏差过大,出来的芯片就不能用了,偏差需要控制几个nm以内才能保证良品率,所以说制作硅片用的技术是人类目前发明的最精密的技术。...作为改善方式,就是导入 FinFET(Tri-Gate)这个概念,如下图。 Intel 以前所做的解释,可以知道藉由导入这个技术,能减少因物理现象所导致的漏电现象。...拿导线来说,两条导线一个硅平面上不能交叉,它们可不像我们家里的导线,包了一层塑料。如果把5亿个mos管的导线放在一个平面上,还要让某些连接、某些不连接,还不能 交叉,这绝对是不可能的。...芯片设计时不会直接画mos管,在数字电路,使用的最小单位是门电路,与非门就是用得最广泛的一种。一个与非门大概要4个mos管组成,与非门大家应该都非常熟悉。...其实和与非门类似的东西生活随处可见。比如说有的人家里有一个灯,这个灯在家门口设了一个开关,方便进出家门时开关灯。在床边也设了个开关,方便晚上睡觉时关灯。这个其实就是一个与非门,两个开关控制同一个灯。

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零基础入门FPGA,如何学习?

打个比方,时钟就相当于人体的心脏,它每一次的跳动就是触发一个 CLK,向身体的各个器官供血,维持着机体的正常运作,每一个器官体统正常工作少不了组织细胞的构成,那么触发器就可以比作基本单元组织细胞。...时序逻辑电路的时钟是控制时序逻辑电路状态转换的“发动机”,没有它时序逻辑电路就不能正常工作。...因为时序逻辑电路主要是利用触发器存储电路的状态,而触发器状态变换需要时钟的上升或下降沿,由此可见时钟时序电路的核心作用。 最后简单说一下体会吧,归结起来就是多实践、多思考、多问。...FPGA设计,就是将这以抽象层级的意见描述成HDL语言,就可以通过FPGA开发软件转化为上一点所述的FPGA内部逻辑功能实现形式。...所以阅读或编写HDL语言,尤其是可综合的HDL,不应该看到的是语言本身,而是要看到语言背后所对应的硬件电路结构。 3. FPGA本身不算什么,一切皆FPGA之外 FPGA是给谁用的?

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数字电路实验报告

将测得的结果填入表。 表2-3 输入 输出 1(A) 2(B) 3(Z) 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0 (4)与非门逻辑功能的测试 ①将与非门74LS20插入实验室插座上。...开始实验前要检查线路以及指示灯能否正常工作; 实验 二 组合电路的实验分析 一、实验目的 掌握组合电路的分析方法 验证半加器、全加器的逻辑功能 二、实验内容 1、半加器逻辑功能测试 2、全加器逻辑功能的测试...3、熟悉异步二进制计数器,异步二一十进制计数器的工作原理。...四 、实验结果及分析 1 异步的二进制计数器,Q1随每一个下降沿的出现而反转,Q2,Q3,Q4依次是根据上一个输出端的下降沿出现而反转,Q1,Q2,Q3,Q4的反转频率依次是上一级的一半。...五、实验反思 由于我们拿到的芯片并非是正确的74LS160芯片,而是标上74LS160芯片的161芯片,我们的实验无法正常进行实际上得到的是256位计数器,同样设计27进制计数器时按照接线图链接的结果也不是

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FPGA基础知识极简教程(1)从布尔代数到触发器

使用查找表(LUT)FPGA内部执行布尔代数 触发器如何在FPGA工作? 参考资料 交个朋友 ---- 写在前面 个人博客首页[1] 注:学习交流使用! 从初学者对数字设计的疑问?...编译器的工作是获取软件设计人员编写的高级代码,并将其转换为处理器可以理解的低级代码。必须理解,硬件设计没有编译器!没有什么可以像使用软件编译器那样将代码带入指令中了。...Input A Input B Output Q 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0 「与非门」 ? 与非门符号 真值表输出与与门的输出相反。当两个输入都设置为1时,它仅为0,否则为1。...触发器(寄存器)如何工作的概念对于成为一名优秀的数字设计师至关重要。这些小家伙无处不在!触发器是FPGA的主要组件,用于将状态保持芯片内部。...如果您仍然不太了解这个概念,好吧,这是一种抽象的思维方式。使用硬件描述语言(HDL)的工作越多,触发器FPGA设计的重要性就越明显。

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CC++感知机实现简单逻辑电路

namespace std; class Perceptron { public: int AND(int x1, int x2); //与门 int NAND(int x1, int x2);//与非门...1 : 0; } int Perceptron::NAND(int x1, int x2) { //与非门:任一输入为 0 时, 则输出不为 0 double w1 = -0.5, w2 = -...int res = AND(s1, s2); return res; } void test(int (Perceptron::*p)(int x1, int x2)) { //测试感知机是否正常...1 1 1 0 或门 0 1 1 1 异或门 0 1 1 0 感知机的可视化, 与门, 与非门, 或门的表达式图形经过分割为线性空间, 所以他们的感知机实现结构是一样的, 只是其中的权重与阈值不同而已...但是异或门却是非线性空间, 无法像与门, 与非门, 或门一样使用单层感知机实现, 但我们可以通过感知机叠加, 使用多层感知机实现(如上述代码所示) . 异或门逻辑电路图 : ? 毕。

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实用经验分享,让FPGA设计更简单!

3.实际工作,除了描述仿真测试激励时使用for循环语句外,极少RTL级编码中使用for循环。...练好仿真、综合、时序分析这3项基本功,对于学习“HDL语言的可综合子集”有如下帮助: • 通过仿真,可以观察HDL语言FPGA的逻辑行为。...• 通过综合,可以观察HDL语言FPGA的物理实现形式。 • 通过时序分析,可以分析HDL语言FPGA的物理实现特性。...打个比方,时钟就相当于人体的心脏,它每一次的跳动就是触发一个 CLK,向身体的各个器官供血,维持着机体的正常运作,每一个器官体统正常工作少不了组织细胞的构成,那么触发器就可以比作基本单元组织细胞。...时序逻辑电路的时钟是控制时序逻辑电路状态转换的“发动机 ”,没有它时序逻辑电路就不能正常工作,因为时序逻辑电路主要是利用触发器存储电路的状态,而触发器状态变换需要时钟的上升或下降沿!

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FPGA零基础学习:FPGA芯片简介

黑盒测试也称功能测试,它是通过测试来检测每个功能是否都能正常使用。...测试,把程序看作一个不能打开的黑盒子,完全不考虑程序内部结构和内部特性的情况下,程序接口进行测试,它只检查程序功能是否按照需求规格说明书的规定正常使用,程序是否能适当地接收输入数据而产生正确的输出信息...那这个电路里面一定是一个二输入与门吗?答案是:不一定。 图4 :利用两个与非门构成的与门 利用两个与非门按照图2-4的方式连接,就可以构成一个“与门”。...只要证明与非门可以实现这三种逻辑门的功能就可以证明与非门可以实现所有的电路功能。 图4已经证明与非门可以实现与门。下面给出与非门实现或门(图5)和与非门实现非门(图6)。...它的电路是固定的,是通过软件编程语言描述软件指令控制微处理器进行工作;它的所有指令都是微处理器顺序执行的; 图12 :某单片机结构图 FPGA是一种半定制电路。

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数字IC设计经典笔试题之【FPGA基础】

由于一般同步电路都大于一级锁存,而要使电路稳定工作,时钟周期必须满足最大延时要求。故只有缩短最长延时路径,才能提高电路的工作频率。...可以将较大的组合逻辑分解为较小的N块,通过适当的方法平均分配组合逻辑,然后中间插入触发器,并和原触发器使用相同的时钟,就可以避免两个触发器之间出现过大的延时,消除速度瓶颈,这样可以提高电路的工作频率...7:FPGA设计如何实现同步时序电路的延时? 首先说说异步电路的延时实现:异步电路一半是通过加buffer、两级与非门等来实现延时(我还没用过所以也不是很清楚),但这是不适合同步电路实现延时的。...同步电路,对于比较大的和特殊要求的延时,一半通过高速时钟产生计数器,通过计数器来控制延时;对于比较小的延时,可以通过触发器打一拍,不过这样只能延迟一个时钟周期。...c:HDL编码:设计输入工具:ultra ,visual VHDL等 d:仿真验证:modelsim e:逻辑综合:synplify f:静态时序分析:synopsys

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