FPGA设计高级篇：由驱动方程到电路结构图-时序分析

"该资源主要涉及的是FPGA设计中的电路结构设计方法，特别是基于驱动方程和输出方程来绘制电路结构图的过程。同时，也涵盖了数字电路的基础知识，包括同步逻辑与异步逻辑的区别。" 在FPGA设计中，构建电路结构图通常遵循以下步骤： 1. **状态转换分析**：首先需要确定电路的状态转换图或状态转换表，这是理解电路行为的关键。 2. **卡诺图化简**：接着，通过状态转换图或表画出次态和输出的卡诺图，对卡诺图进行化简，以便简化电路设计。 3. **状态方程和驱动方程**：根据化简后的卡诺图推导出状态方程，进而得到驱动方程和输出方程，这些方程定义了电路如何响应输入和当前状态变化。 4. **电路结构绘制**：最后，利用驱动方程和输出方程来设计和绘制电路结构图，这将指导实际的硬件实现。 5. **自启动检查**：在设计完成后，还需要检查电路是否具备自启动能力，确保电路在任意初始状态都能正常工作。 在描述中提到了同步逻辑和异步逻辑的概念： - **同步逻辑**：在同步逻辑中，所有时钟信号之间存在固定的因果关系，即所有触发器在同一时钟边沿同步更新状态。这种设计通常更易于理解和实现，但可能会受到时钟 skew 的影响。 - **异步逻辑**：相比之下，异步逻辑的时钟之间没有固定关系，触发器的状态可能受多个独立时钟控制。这使得设计更加灵活，但也更复杂，可能导致不确定性和亚稳态问题。 此外，资源中还提及了其他数字电路的基础知识，如： - **时序逻辑电路的三大方程**：状态方程、驱动方程和输出方程是描述时序逻辑电路行为的基本数学工具。 - **同步复位与异步复位**：同步复位在时钟边沿进行，而异步复位可以立即生效，不受时钟控制。 - **竞争冒险**：组合逻辑和时序逻辑中可能出现的现象，可能导致输出错误，需要采取措施消除。 - **亚稳态**：当触发器接收到无效时钟信号时，其状态会处于不确定的过渡状态，可能导致错误输出。 - **阻塞与非阻塞赋值**：在Verilog或VHDL中，阻塞赋值直接影响当前时钟周期，而非阻塞赋值则在下个时钟周期生效。 整体来看，这份资源深入浅出地讲解了FPGA设计中的一些关键概念和技术，对FPGA设计者或数字电路学习者非常有帮助。