FPGA开发必要的技术积累(锁存器、触发器)
触发器、锁存器(1)锁存器
锁存器(Latch)是电平触发的存储单元,数据存储的动作取决于输入时钟(或者使能)信号的电平值,仅当锁存器出于使能状态时,输出才会随着数据输入发生变化。
简单地说,锁存器有两个输入,一个是有效信号EN,一个是输入数据信号DATA_IN,有一个输出Q,它的功能就是在EN有效的时候把DATA_IN的值传给Q,也就是锁存的过程。
(2)触发器
触发器(Flip-Flop,简写为FF)也就双稳态门,又称双稳态触发器,是一种可以在两种状态下运行的数字逻辑电路。触发器一直保持它们的状态,直到它们收到输入脉冲,又称为触发。当收到输入
脉冲时,触发器输出就会根据规则改变状态,然后保持这种状态直到收到下一个触发,触发器对脉冲边沿敏感,其状态只在时钟脉冲的上升沿或下降沿的瞬间改变。
(3)锁存器与触发器的区别
锁存器和触发器都是具有记忆功能的二进制存储器件,是组成各种时序逻辑电路的基本器件之一。其区别在于:Latch同其所有的输入信号有关,当输入信号变化时Latch就变化,没有时钟端;FF受
时钟控制,只有在时钟触发时才会采样当前的输入,产生输出。当然,因为Latch和FF都是时序逻辑,所以输出不但同当前的输入相关还同上一个输出有关。
1)Latch由电平触发,非同步控制。在使能信号有效时Latch相当于通路,在使能信号无效时Latch保持输出状态,DFF由时钟沿触发,同步控制。
2)Latch对输入电平敏感,受布线延迟影响较大,很难保证输出没有毛刺产生,而DFF则不易产生毛刺。
3)如果使用门电路搭建Latch和DFF,则Latch消耗的门资源比DFF要少,这是Latch比DFF优越的地方,所以,在ASIC中使用Latch的集成度比DFF要高,但在FPGA中正好相反,因为FPGA中没有标准
的Latch单元,但有DFF单元,一个Latch需要多个LE才能实现,Latch是电平触发,相当于有一个使能端,且在激活之后(在使能电平有效时)随输入而变化,非使能状态下Latch保持原来的信
号,这就可以看出其与FF之间的差别,其实很多时候Latch是不能代替FF的。
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