"异步复位触发器的描述-数字逻辑课件"
本文将深入探讨异步复位触发器的概念，以及如何用VHDL语言描述一个简单的D型触发器。在数字逻辑中，触发器是基本的存储元件，能够保持数据并在时钟信号的控制下进行更新。异步复位触发器特别之处在于它有一个独立的复位信号，可以在任何时候重置触发器的状态，而不论时钟信号的状态如何。
首先，我们来看一个D型触发器的VHDL代码示例：
```vhdl
LIBRARY IEEE;
USE IEEE.std_logic_1164.ALL;
ENTITY sync_rdff IS
PORT (d,clk, reset : IN std_logic;
q,qb : OUT std_logic);
END sync_rdff;
ARCHITECTURE rtl_arc OF sync_rdff IS
BEGIN
PROCESS (clk, reset)
BEGIN
IF (reset ='0') THEN
q <= '0'; -- 复位时，Q输出为0，QB输出为1
qb <= '1';
ELSIF (clk'event AND clk ='1') THEN -- 在时钟上升沿，根据D输入更新Q和QB
q <= d;
qb <= NOT d;
END IF;
END PROCESS;
END rtl_arc;
```
这个代码定义了一个带有异步复位功能的D型触发器。实体`sync_rdff`声明了四个输入和输出端口：`d`是数据输入，`clk`是时钟输入，`reset`是复位信号，`q`和`qb`是输出，其中`qb`是`q`的非（反）逻辑。架构`rtl_arc`使用进程`PROCESS`来描述触发器的行为。在进程中，当复位信号`reset`为低电平（0）时，无论时钟如何变化，触发器都会被复位，即`q`设为0，`qb`设为1。如果时钟`clk`在上升沿发生边缘变化，且`reset`为高电平（1），则`q`将跟随输入`d`变化，`qb`则取`d`的反。
接下来，我们转向可编程逻辑器件（PLD）的话题。PLD是一种可以由用户根据需求编程的数字逻辑电路，它提供了灵活性，可以适应多种不同的逻辑功能。PLD的发展历程经历了多个阶段，包括早期的可编程只读存储器（PROM）、可编程逻辑阵列（PLA）、通用阵列逻辑（GAL），到现在的复杂可编程逻辑器件（CPLD）和现场可编程门阵列（FPGA）。
PLD的基本结构通常包含与阵列和或阵列，它们可以分别实现输入变量的与和或函数。在FPGA中，这些阵列是高度可配置的，通过可编程连接技术，用户可以根据需要连接这些阵列，以实现任意复杂的逻辑功能。与阵列和或阵列的组合可以创建出各种逻辑门，进一步组合成更复杂的电路，例如组合逻辑和时序逻辑。
在学习和使用PLD时，通常有两种设计方法：原理图输入方式和VHDL文本方式。原理图方式直观易懂，适合初学者和简单的电路设计；VHDL则是一种硬件描述语言，能提供高级抽象，适用于复杂的逻辑设计和自动化综合。
通过编程和配置，PLD可以实现如计数器、移位寄存器、触发器等基本逻辑单元，也可以构建复杂的数字系统，如微处理器、接口电路、协议转换器等。FPGA因其灵活性和高性能，已成为现代电子设计中的重要工具，广泛应用于通信、计算机、工业控制、图像处理等多个领域。
在实际应用中，理解异步复位触发器的工作原理和VHDL描述，以及掌握PLD的设计方法，对于成为一位合格的数字逻辑工程师至关重要。这些基础知识不仅帮助我们设计和验证数字电路，也为我们提供了探索更先进技术和解决方案的基础。
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