高二物理竞赛课件电路中PLD的设计过程及主要优点

电路中PLD的设计过程及主要优点电路中PLD的设计过程及主要优点1）PLD的设计过程所需设备：两大类——可编程逻辑开发软件，编程器设计过程分三个阶段：

设计输入设计实现设计验证2）PLD的主要优点简化系统设计（满足各种使用要求，最有效地利用芯片，减少芯片数量；能快速进行设计。）功能集成度高（高于中小规模集成电路，且具有更高的利用率。）可靠性高由逻辑流程图转换成ASM图ASM图可以直接送入计算机辅助逻辑设计系统，由系统自动完成控制单元的设计。逻辑流程图可以很容易地转换成ASM图。在ASM图中，所有的当前状态下的Moore型有效输出都应列在状态框内；所有的当前状态下的满足输入条件的Mealy型有效输出都应列在条件输出框内。ASM图的特点ASM图为时序电路系统提供了形式化描述方法。在ASM图中，每个状态框仅有一个出口（分支有判断框提供），保证了无二义性，且自动满足闭合性和完整性。由于每个ASM块只能描述系统的一个状态，对于计算机和类似的复杂数字系统来说，仅仅采用ASM图作为硬件的描述工具是不够的，因此，需要一种功能更强的形式化工具来描述和定义数字系统中的操作和实现这些操作的硬件结构。

寄存器传送语言（RTL）就是这种形式语言之一。（5）MDS图

寄存器传送语言(RTL)是一种用以描述数字系统各种设备以及它们之间相互连接和相互关系的形式语言。这是一种硬件描述语言，可以直接对操作过程和系统进行描述，并可由此得到系统的硬件结构。

寄存器传送语言中的各种符号

和表达式都要与执行所述微操作的寄存器

和其他逻辑部件

相对应，一旦脱离了具体的寄存器和其他逻辑部件，这些符号和表达式便失去了它的意义。（

RTL表示与硬件对应。）目前，存在着各式各样的寄存器传送语言，尚无统一的规范和标准，此节只介绍一种最简便的寄存器传送语言。用寄存器传送语言描述数字系统时，寄存器的涵义是广泛的，它包括了所有形式的寄存器：如

移位寄存器计数器存储器

等。计数器可看作具有使存储着的信息进行加、减和移位功能的寄存器；存储器可以看作是存储信息的寄存器集合。这样，任何形式的时序电路都被看作寄存器。（5）MDS图（续）

这种寄存器传送语言的语句通常包括：控制功能和微操作表其中：控制功能确定了控制条件和微操作的时序，

微操作表确定了对存储在寄存器中的信息所进行的基本操作。

控制功能可以由定时信号组成，也可以根据以前的操作结果决定。当控制信号为某一个二进制状态时，就启动某个操作，而为另一个状态时，则禁止这种操作。

数字系统中最常见的微操作有：

寄存器传送微操作算术微操作逻辑微操作移位微操作对存储在寄存器中的信息所进行的微操作与数据的类型有关。计算机常用的信息有数字数据、非数字数据及其他控制信息。(6)最简便的寄存器传送语言若选用D触发器，则次态Qn+1=D，则可直接写出其控制函数：D1

=

Q0•TM3+Q1•TM3D0=Q1•NSCAR•EWCAR+Q1•NSCAR•TM60+Q1•Q0+Q0•NSCAR•EWCAR+Q0•NSCAR•TM40十字路口交通灯

控制器逻辑框图模3计数器模40计数器模60计数器分频器CLKCP（周期1秒）TM60ENTM3TM40TM3ENTM40ENTM60Q0D1D0Q1QDCLKQDCLK输出组合逻辑ENTM3ENTM40ENTM60EWREDEWGREENEWYELLOWNSREDNSGREENNSYELLOW控制组合逻辑EWCARNSCAR（3）DAC的性能参数分辨率是指能分辨的最小电压增量。位数越多分辨率越高，通常百分数表示。8位DAC的分辨率：

1/(28-1)×100%=0.392%12位DAC的分辨率：

1/(212-1)×100%=0.024%一个数字信号处理系统一般带有ADC和DAC。数字信号处理器（DSP）接受被量化后的自然界各种模拟输入信号，经过数据处理，对将数字信号转换成模拟输出信号，为自然界各种应用进行服务。

A／D转换过程一般要经过采样、保护、量化、编码几个步骤。转换过程结束后，模拟输入信号被量化成等值的二进制编码的数字信号。常见的ADC有闪速ADC、连续近似值ADC等。主要性能指标有分辨率、转换速率。

D／