Триггеры в Verilog: JK, RS, D и T

Сводка

В мире цифровой электроники триггеры играют ключевую роль в запоминании и обработке информации. Использование триггеров в цифровых схемах позволяет управлять временем передачи сигналов, создавая последовательность операций. Один из популярных языков описания цифровых схем Verilog предоставляет разработчикам мощный инструментарий для создания триггеров и других цифровых элементов. В данной статье мы рассмотрим, как работать с триггерами JK, RS, D и другими в Verilog, и как оптимально описывать их функциональность.

JK триггер в Verilog

Начнем с рассмотрения JK триггера. В Verilog для создания JK триггера используется сочетание логических элементов, позволяющее реализовать его функциональность. JK триггер включает в себя два входа (J и K), один выход Q и сигнал тактирования CLK. Программирование JK триггера в Verilog позволяет создать модель, которая будет имитировать его работу.

module dd4(data, clk, q);
	
	parameter DW = 4;
	
	input [(DW - 1): 0] data;
	input clk;
	output [(DW - 1): 0] q;
	
	d_edge_ff dd_tr [(DW - 1): 0] (q, clk, data);

endmodule

primitive jk_edge_ff (q, clock, j, k, preset, clear);
output q; reg q;
input clock, j, k, preset, clear;
table
    // clock jk pc state output/next state
    ? ?? 01 : ? : 1 ; // предустановка значения
    ? ?? *1 : 1 : 1 ;
    ? ?? 10 : ? : 0 ; // очистка значения
    ? ?? 1* : 0 : 0 ;
    r 00 00 : 0 : 1 ;
    r 00 11 : ? : - ;
    r 01 11 : ? : 0 ;
    r 10 11 : ? : 1 ;
    r 11 11 : 0 : 1 ;
    r 11 11 : 1 : 0 ;
    f ?? ?? : ? : - ;
    b *? ?? : ? : - ;
    b ?* ?? : ? : - ;
endtable
endprimitive

RS триггер в Verilog

RS триггер имеет три входа (R, S и C) и два выхода (Q и ~Q). Он используется для создания устойчивого хранилища единичного бита информации. Таблица синхронного RS-триггера отображена в таблице 2.

module rs4(r, s, q);
	
	parameter DW = 4;
	
	input [(DW - 1): 0] r, s;
	output [(DW - 1): 0] q;
	
	srff rs_tr [(DW - 1): 0] (q, s, r);

endmodule

primitive srff (q, s, r);
output q;
reg q;
input s, r;
initial q = 1'b1;
table
    // s r q q+
    1 0 : ? : 1 ;
    f 0 : 1 : - ;
    0 r : ? : 0 ;
    0 f : 0 : - ;
    1 1 : ? : 0 ;
endtable
endprimitive

T триггер в Verilog

T триггер — это значимый элемент цифровой электроники. Он имеет один вход T и один выход Q, где значение на выходе зависит от изменения сигнала на входе T и тактового сигнала CLK.

module t_trig(t, clk, q);
	
	parameter DW = 4;
	
	input t, clk;
	output [(DW - 1): 0] q;
	
	reg [(DW - 1): 0] q = 0;
	
	always @(posedge clk) begin
		if (t)
			q <= q + 1;
	end

endmodule

D триггер в Verilog

Наконец, обсудим D триггер. D триггер имеет один вход (D) и один выход (Q). Он является одним из самых простых триггеров и используется для передачи данных от входа к выходу при срабатывании тактового сигнала. Это самый распространенный триггер в схемах Verilog. Без него не может обойтись ни одна последовательная логика.

module dd4(data, clk, q);
	
	parameter DW = 4;
	
	input [(DW - 1): 0] data;
	input clk;
	output [(DW - 1): 0] q;
	
	reg [(DW - 1): 0] q = 0;

	always @(posedge clk) begin
		q <= data;
	end

endmodule

Заключение

Таким образом, программирование триггеров JK, RS, D и T в Verilog открывает широкие возможности для разработки цифровых схем и устройств. Понимание принципов работы триггеров и умение эффективно их описывать позволяет создавать надежные и эффективные цифровые системы.

Однако для успешного применения триггеров в Verilog необходимо учитывать особенности каждого типа триггера, их возможные состояния и логику работы. Это позволит создать качественную цифровую схему, способную эффективно обрабатывать информацию.