FPGA之组合逻辑与时序逻辑

        数字逻辑电路根据逻辑功能的不同，可以分成两大类：组合逻辑电路和时序逻辑电路，这两种电路结构是FPGA编程常用到的，掌握这两种电路结构是学习FPGA的基本要求。

 1.组合逻辑电路

 

组合逻辑电路概念：任意时刻的输出仅仅取决于该时刻的输入，与其它时刻的输入状态无关

组合逻辑的Verilog_HDL的描述：根据组合逻辑的电路行为，有两种常用的RTL描述方式。一种是always触发为电平敏感列表信号；另一种是assign的数据流赋值语句。

 

举例说明：

1. always模块实现组合逻辑

 

 

 从仿真结果来分析，确实如同组合逻辑电路的概念一样，data_out的输出结果只取决于当前data_in的逻辑数值。

使用always描述组合逻辑

always既可以用于描述组合逻辑电路，也可以用于描述时序逻辑电路。在描述组合逻辑电路时，always在使用上有以下几个特点：

1）在敏感列表中使用电平敏感事件，不要使用边缘敏感事件。

2）为变量赋值使用阻塞赋值（=），不要使用非阻塞赋值（<=）。

另外，在always块内被赋值的变量必须为reg型变量。

Assign赋值语句实现组合逻辑

 

 

 

 

 

使用assign描述组合逻辑电路

用assign描述的部分都是组合逻辑，注意assign只能对wire型变量进行赋值。

 2.时序逻辑电路

 

时序逻辑电路概念：任意时刻的输出不仅取决于该时刻的输入，而且还和电路原来的状态有关；从电路行为上讲，不管输入如何变化，仅当时钟的沿（上升沿或下降沿）到达时，才有可能使输出发生变化。

时序逻辑的Verilog_HDL的描述：根据时序电路的行为，使用always模块的敏感信号为沿变化的进行描述。

 举例说明：

 

 

 

 

使用always描述时序逻辑

（1）在描述时序电路的always块中的reg型信号都会被综合成寄存器，这是和组合逻辑电路所不同的。

（2）时序逻辑中推荐使用非阻塞赋值“<=”。

（3）时序逻辑的敏感信号列表只需要加入所用的时钟触发沿即可，其余所有的输入和条件判断信号都不用加入，这是因为时序逻辑是通过时钟信号的跳变沿来控制的。

3.章节总结

 本章节主要是对编程中常用到的两种时序进行、注意点进行了简单的介绍，想要学习好FPGA的编程，必须要掌握这两种时序。