2020年整理同步D触发器和异步D触发器.pdfVIP

学 海 无 涯 同步和异步 实验时间：寒假第三周 实验地点：老校区16 楼实验室 实验学生：刘欢 实验原理：1.同步时序电路：同步时序电路是指各触发器的时钟端全 部连接在一起,并接系统时钟端;只有当时钟脉冲到来时, 电路的状态 才能改变;改变后的状态将一直保持到下一个时钟脉冲的到来,此时无 论外部输入x 有无变化;状态表中的每个状态都是稳定的. 2.异步时序电路：异步时序电路是指电路中除以使用带时钟 的触发器外,还可以使用不带时钟的触发器和延迟元件作为存储元件; 电路中没有统一的时钟; 电路状态的改变由外部输入的变化直接引起. 可将异步时序逻辑电路分为脉冲异步时序电路和电平异步时序电路. 实验内容:在这里我用 D 触发器来很明显的体现出同步和异步的区 别。先用verilog 描述一个异步的D 触发器，即就是当有时钟clk、reset 、 set、信号时该处发起都会随时发出响应。然后描述一个同步的D 触 发器，当有时钟脉冲时才会做出响应，而reset 和set 发生时只会等时 终发生变化才会做出响应。然后在测试用例中使用相同的信号，观察 两个触发器的区别。 异步D 触发器： module D_AT(output reg q,input d,input clk,input reset,input set);//AsyncPostBackTrigger 触发器 always @ (posedge clk or negedge reset or negedge set) //带有置位和复位的触发器 begin if(!reset) //低电平有效 q = 0; else if(!set) q = 1; else 学 海 无 涯 q = d; end Endmodule 同步的D 触发器： module D_ST(output reg q,input d,input clk,input reset,input set);//synchronizer trigger always @ (posedge clk) begin if(reset == 1) //高电平有效 q = 0; else if(set == 1) q = 1; else q = d; end Endmodule 波形图： 对上图进行分析：q1 为同步触发器输出信号，q2 为异步触发器输出 信号。因为同步是以高电平有效的，所以在set 由低变高时，会发生 置位，又因为是同步触发器，所以要等到 CLK 上升沿时才会变化， 在图中很显然能表现出来；而异步触发器是低电平有效，所有当 RESET 由高变低时，会发生复位，又因为它是异步触发器，所以只 要有复位信号就就会复位，不用管CLK 是否有沿变化，图中很显然 能够看出来。 注意：在设计电路的时候尽可能使用同步设计。因为异步设计问题常 常会由于电压、温度或工艺制程的微妙变化而间歇性的表现出来。同 步设计是一种正规的设计方法，他可以保证设计能够在要求的速度范 围内正常工作，只要时序满足一定的范围延迟即使不能完全控制，也 是相对可控的。同步设计不仅比异步设计更加可靠，而且大多数EDA 工具现在也假定设计是同步的。