异步置位/复位触发器的VHDL实现与可编程逻辑器件

本文主要介绍了异步置位/复位触发器的概念以及其VHDL代码实现，并提及了可编程逻辑器件（PLD）的基本知识，包括PLD的发展历程、结构特点以及应用。 异步置位/复位触发器是一种数字逻辑电路，它允许在时钟信号之外通过独立的置位（Set）和复位（Reset）信号来改变输出状态。在给定的VHDL代码中，描述了一个具有异步置位和复位功能的D触发器。D触发器是一种基本的边沿触发器，它的输出Q在时钟脉冲的上升沿（通常）更新为输入D的值。在异步置位/复位版本中，如果置位信号set为低电平（'0'）且复位信号reset为高电平（'1'），触发器会被置位，输出Q变为高电平（'1'），非Q（qb）变为低电平。相反，如果set为高电平且reset为低电平，触发器被复位，输出Q变为低电平，非Q变为高电平。在时钟脉冲的上升沿，如果set和reset都处于无效状态（即，它们都在各自的非激活状态），D触发器将根据输入D的值更新Q和非Q。 PLD（可编程逻辑器件）是数字电路设计中常用的一种工具，它允许用户根据需求定制逻辑功能。PLD的发展经历了从PROM（可编程只读存储器）到PLA（可编程逻辑阵列），再到PAL（通用阵列逻辑）和GAL（可编程阵列逻辑）的过程，最终演变为更复杂的CPLD（复杂可编程逻辑器件）和FPGA（现场可编程门阵列）。FPGA是一种可以现场编程的复杂逻辑器件，其内部结构由大量的可配置逻辑块和互连资源组成，用户可以通过硬件描述语言（如VHDL）设计逻辑功能并烧录到FPGA中，实现灵活且高效的逻辑设计。 PLD的结构通常包含可编程的与阵列和或阵列，使得输出可以是输入变量的任意布尔函数组合。与阵列负责实现逻辑与操作，而或阵列则处理逻辑或操作。在某些PLD中，还引入了可编程连接技术，以提供更灵活的逻辑连接，使得用户可以创建复杂的逻辑结构。 通过这些可编程逻辑器件，工程师可以在不依赖于特定的固定逻辑门电路的情况下，设计和实现各种数字逻辑系统。这大大提高了设计的灵活性和效率，使得电子设备能够适应不断变化的需求和技术进步。VHDL等硬件描述语言的使用进一步简化了设计流程，使得设计师能够以文本形式描述逻辑行为，然后由编译器自动转换为适合目标PLD的配置数据。