verilog语言写带异步清零端的D触发器

时间: 2023-06-01 21:01:45 浏览: 235

D触发器Verilog描述

### D触发器Verilog描述详解 #### 一、引言在数字电子系统设计中，触发器是构建存储单元的基本元件之一。其中，D触发器因其简单性和广泛的应用而受到青睐。本文将深入探讨如何使用Verilog硬件描述语言来实现不同类型的D触发器。 #### 二、基本D触发器 **基本D触发器**是最简单的D触发器形式，它只有数据输入端D以及一个时钟输入端CLK。当CLK的边沿到来时，D触发器的状态会根据当前的D值进行更新。 ```verilog module D_EF(Q, D, CLK) input D, CLK; output Q; reg Q; always @(posedge CLK) // 上升沿触发 begin Q <= D; end endmodule ``` - **模块定义**：`module D_EF(Q, D, CLK)` 定义了一个名为`D_EF`的模块，该模块具有3个外部接口——`Q`（输出）、`D`和`CLK`（均为输入）。 - **信号声明**：`reg Q`声明了内部寄存器变量`Q`，该变量将在`always`块中被赋值。 - **触发条件**：`always @(posedge CLK)` 表示每当`CLK`信号出现上升沿时，`always`块中的代码将被执行。通过这种方式，我们可以实现触发器的边沿触发行为。 #### 三、带异步清零/置位功能的D触发器 **异步清零/置位D触发器**是在基本D触发器的基础上增加了两个控制输入——异步清零(`reset`)和异步置位(`set`)。 ```verilog module D_EF(q, qn, d, clk, set, reset) input d, clk, set, reset; output q, qn; reg q, qn; always @(posedge clk or negedge set or negedge reset) begin if (!reset) begin q <= 0; qn <= 1; end else if (!set) begin q <= 1; qn <= 0; end else begin q <= ~d; qn <= ~d; end end endmodule ``` - **扩展输入**：增加了`set`和`reset`两个输入端口。 - **异步控制**：`always @(posedge clk or negedge set or negedge reset)`表示该触发器会在`clk`的上升沿或`set`和`reset`的下降沿响应。 - **控制逻辑**： - `if (!reset)`：当`reset`信号为低电平时，触发器被清零。 - `else if (!set)`：当`set`信号为低电平时，触发器被置位。 - `else`：在没有异步控制信号的情况下，触发器按照正常数据流运行。 #### 四、带同步清零/置位功能的D触发器 **同步清零/置位D触发器**与异步版本相似，但是清零和置位操作发生在时钟的上升沿。 ```verilog module D_EF(q, qn, d, clk, set, reset) input d, clk, set, reset; output q, qn; reg q, qn; always @(posedge clk) begin if (reset) begin q <= 0; qn <= 1; end else if (set) begin q <= 1; qn <= 0; end else begin q <= ~d; qn <= ~d; end end endmodule ``` - **同步控制**：`always @(posedge clk)`确保所有状态改变均发生在时钟的上升沿。 - **控制逻辑**与上文类似，只是触发时机不同。 #### 五、D触发器的二分频应用我们来看一下如何使用D触发器实现二分频器。 ```verilog module dff_2(clk, rst, clk_out) input clk, rst; output clk_out; reg clk_out; always @(posedge clk or negedge rst) if (!rst) begin clk_out <= 0; end else begin clk_out <= ~clk_out; end endmodule ``` - **二分频实现**：通过翻转`clk_out`的值，实现了输入时钟频率的一半输出。 - **复位功能**：`if (!rst)`表示在`rst`信号为低电平期间，输出被强制为0。 #### 六、总结本文介绍了几种常见的D触发器及其在Verilog中的实现方法。通过这些例子，我们可以看到如何利用Verilog语言来设计不同的触发器结构，并理解它们的工作原理。对于初学者而言，掌握这些基本概念是非常重要的一步。未来还可以进一步探索更复杂的触发器组合以及其他类型的触发器，如JK触发器、T触发器等。

module d_ff_async_reset(input clk, input reset, input d, output reg q); always @(posedge clk or negedge reset) begin if (!reset) begin q <= 1'b0; end else begin q <= d; end end endmodule

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