可编程逻辑器件PLD：基本概念与D触发器解析

"基本D触发器的描述-数字逻辑课件" 本文主要介绍的是数字逻辑中的基本D触发器，它是可编程逻辑器件（PLD）中的一种基础单元，用于存储和传输二进制数据。D触发器在数字电路中扮演着重要的角色，尤其在时序逻辑电路的设计中不可或缺。 首先，D触发器的名称来源于其输入端D，它代表“Data”，即数据输入。D触发器的结构包括一个D输入和两个互补输出Q和QB。D输入携带了需要被存储的信息，而Q和QB则分别输出当前存储的数据及其反相。在描述D触发器时，通常会使用VHDL语言，这是一种硬件描述语言，用于设计和验证数字系统的逻辑行为。 在给定的VHDL代码段中，定义了一个名为basic_dff的实体，它包含了两个输入端口d和clk，以及两个输出端口q和qb，分别对应D触发器的输入数据、时钟信号和输出数据及反相输出。接着，定义了该实体的架构rtl_arc，其中包含了一个进程（PROCESS），该进程对时钟信号clk进行了敏感化。当时钟边沿发生改变（clk'event AND clk ='1'），D触发器将更新其输出状态，即q的值被设置为d的当前值，而qb则被设置为d的非（NOT d）。 在数字逻辑中，触发器的特性非常重要，尤其是它的边沿触发特性。这里的D触发器是上升沿触发的，意味着只有在时钟信号的上升沿，输入数据D才会被锁存到输出Q和QB中。这种特性使得D触发器能够在保持内部状态不变的同时，仅在特定时钟时刻更新其状态，从而实现了数据的稳定传输。 接下来，内容提到了可编程逻辑器件的发展历程，从早期的PROM、PLA、GAL到现代的CPLD和FPGA。PLD允许用户通过编程来定义其内部逻辑结构，以适应各种不同的逻辑功能。FPGA（Field Programmable Gate Array）是一种复杂的可编程逻辑器件，其内部由大量的逻辑单元和可配置互连网络构成，可以根据需要构建出任意复杂的数字电路。 PLD的结构通常包含可编程的与阵列和或阵列，它们可以被配置以实现任何逻辑函数。与阵列负责执行输入变量的与操作，而或阵列则执行或操作。通过这些基本逻辑操作的组合，可以构造出更复杂的逻辑表达式。此外，还有可编程连接技术，允许用户自定义逻辑单元之间的连接，以实现特定的逻辑功能。 D触发器是数字逻辑设计中的关键组件，用于数据的存储和同步传递。同时，PLD作为可编程逻辑器件，提供了一种灵活的方式来实现各种逻辑功能，从简单的组合逻辑到复杂的时序逻辑电路，都可通过编程进行配置。在数字电子设计领域，理解和掌握这些基本概念对于设计和实现高效、可靠的电路至关重要。