數位電路中的觸發器與鎖存器(1)

2021-10-24 11:35:27 字數 1957 閱讀 4546

第一部分首先講述鎖存器1

、latch由電平觸發,非同步控制。在使能訊號有效時latch相當於通路,在使能訊號無效時latch保持輸出狀態。dff由時鐘沿觸發,同步控制。 2

、latch對輸入電平敏感,受佈線延遲影響較大,很難保證輸出沒有毛刺產生;dff則不易產生毛刺。 3

、如果使用閘電路來搭建latch和dff,則latch消耗的門資源比dff要少,這是latch比dff優越的地方。所以,在asic中使用 latch的整合度比dff高,但在fpga中正好相反,因為fpga中沒有標準的latch單元,但有dff單元,乙個latch需要多個le才能實現。latch是電平觸發,相當於有乙個使能端,且在啟用之後(在使能電平的時候)相當於導線了,隨輸出而變化。在非使能狀態下是保持原來的訊號,這就可以看出和flip-flop的差別,其實很多時候latch是不能代替ff的。 4

、latch將靜態時序分析變得極為複雜。(可以理解為不能分析)

一般的設計規則是:在絕大多數設計中避免產生latch。

出現鎖存器會產生設計者意想不到的後果,並且它的隱蔽性很強,非老手不能查出。latch最大的危害在於不能過濾毛刺。這對於下一級電路是極其危險的。所以,只要能用d觸發器的地方,就不用latch。

避免

latch

的產生1 本章主要講解

latch

2 latch

是什麼latch

其實就是鎖存器,是一種在非同步電路系統中,對輸入訊號電平敏感的單元,用來儲存資訊。鎖存器在資料未鎖存時,輸出端的訊號隨輸入訊號變化,就像訊號通過乙個緩衝器,一旦鎖存訊號有效,則資料被鎖存,輸入訊號不起作用。因此,鎖存器也被稱為透明鎖存器,指的是不鎖存時輸出對於輸入是透明的。

3 latch

的危害之所以在這裡講關於

latch

的問題是因為只有組合邏輯才會產生這種問題,產生

latch

是我們在同步電路中盡量避免的,但並不表示

latch

沒有用的或者說是錯誤的,

latch

在非同步電路中是非常有用的,只是我們設計的是同步電路,要盡量避免。在同步電路中

latch

會產生不好的效果,如對毛刺敏感;不能非同步復位,上電後處於不定態;還會讓靜態時序分析變得十分複雜;在

fpga

的資源中,大部分器件沒有鎖存器這個東西,所以需要用使用暫存器來組成鎖存器所以會占用更多邏輯資源;在

asic

設計中,鎖存器也會帶來額外的延時和

dft,並不利於提高系統的工作頻率,所以要避免產生。在這裡我們把會產生組合邏輯的幾種情況列舉出來,希望大家以後能夠避免出現類似的問題。

4 幾種產生

latch

的情況關於

latch

的介紹如果能夠理解原理最好,如對原理理解不透徹可以先記住規範的寫法,避免產生不可控的因素,從而綜合出更好的電路。

以下不規範的

3 種產生

latch

的寫法一定要盡量避免。

1. 組合邏輯中

if 語句沒有

else

;2.

組合邏輯中

case

的條件不能夠完全列舉時且不寫

default

;3.

組合邏輯中輸出變數賦值給自己

由於else新增  綜合出來的rtl檢視 有鎖存器的電路 

不含鎖存器  綜合出來的rtl檢視  

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