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《数字逻辑第六章——数字逻辑系统功能模块设计
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2010-06-02
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关于数字逻辑系统功能模块设计,VHDL语言
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第六章:数字系统功能模块设计 (3 学时 )
本章通过一些具体示例来描述如何利用 VHDL 语言对数字
系统进行设计。
数字系统实际上就是一些具体逻辑功能需求的统称,这个
系统根据不同的设计要求可大、可小。
比如一个计算机系统就是一个相对比较复杂的数字系统,
而窗帘自动开闭控制模块就是一个很简单的数字系统。所
以为作好复杂数字系统的设计准备,我们必须先在本课程
的学习过程中,通过对一些基本模块的设计来掌握设计基
础和设计思路,然后再通过后续课程的理论学习才能达到
真正设计目的。
6.1 数字系统功能模块
本节内容的学习目的是掌握功能模块的概念,同时了解如
何描述功能模块的外特性,以及如何通过具体功能模块的
设计需求来建立设计构思和编程。
6.1.1 功能模块概念
数字系统的功能模块实际上就是具备特定功能的一个具体
电路。所以针对不同的功能需求,我们可以构建数量庞大
且功能各异的功能模块。
任何一个复杂数字系统,它都是由各种基本功能模块按一
些需求进行特殊综合而成,所以功能模块的设计就是所有
复杂设计的基础。
6.1.2 功能模块外特性描述
功能模块的外特性就是某个具体电路对输入和输出之间的
关联关系的描述。
在这个关联关系的描述过程中,我们对电路内部的构建参
数、如何选择某些参数将使电路内部结构的优化、电路速
度的提高、电路集成度增加等需求并不是我们所关心的。
而只关心设计模块在施加了不同输入信号和时间值时,模
块的对外反映(即输出)能否正确地反映出与输入之间的
关联关系,这就是通常所说的正确逻辑关系。
6.1.3 功能模块设计过程
功能模块的设计过程由如下几个阶段组成:
1) 功能设计的需求分析;
2) 输入、输出变量以及时间关系的认定;
3) 编程模块框图设计构思;
4) 编程;
5) 仿真和联试。
6.2 基于组合逻辑模型下的 VHDL 设计
为掌握数字系统的设计,首先我们对一些简单功能模块进
行设计分析,然后再逐步深化。
在这节内容的学习中,我们也按照《数字逻辑》课程设置
的规范规定,将设计分成组合逻辑和时序逻辑两部分内容
来进行描述。
6.2.1 基本逻辑门电路设计
基本逻辑门电路设计就是实现 “与”、“或”、“非”三种基本
逻辑运算的数字单元,利用这些基本逻辑门电路再组合成
其它逻辑门,如“与非门”、“或非门”、“异或门”等。
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