同步时序电路_同步时序电路名词解释

同步时序电路概述

        通过电路的输入、输出端、功能规范和时序规范可以定义一个电路。一个时序电路有一组有限的离散状态{S0,S1,…,Sk-1}。同步时序电路有一个时钟输入，它的上升沿表示电路状态转变发生的时间。我们经常用术语当前状态（current state）和下一个状态（next state）来区分。功能规范详细说明了对于当前状态和输入值的各种组合，每个输出的下一个和值。时序规范包括上界和下界时间，它是从上升沿直到输出改变的时间，还有建立时间和保存时间，它表示当输入必须相对于时钟的上升沿稳定。 

        同步时序电路的条件：

        每个电路元件是寄存器或组合电路

        至少有一个寄存器

        所有寄存器都接收同一个CLK

        每个环路都至少包含一个寄存器

有限状态机

        同步时序电路可以以有限状态机(Finite State Machine，FSM)的形式来描述。

        一个FSM有M个输入，N个输出和k位状态。它还接收一个时钟信号和一个可选择的的复位信号。有限状态机包括两个组合逻辑块，下一个状态逻辑（next state logic）和输出逻辑（output logic），以及一个存储状态的寄存器。在每个时钟沿，有限状态机进入下一个状态。

        在Moore型有限状态机中，输出取决于当前状态；在Mealy型有限状态机中，输出取决于当前状态和当前输入。

 有限状态机设计实例：

明确设计条件、画出状态转换图、重写为状态转换表（将状态和输出按照二进制编码）、读出用与或式表示的布尔表达式并化简、绘制电路图。

两种状态编码：二进制编码、独热编码（001、海子姐、100）。

状态的每一位存储在一个触发器中，所以独热编码比二进制编码需要更多的触发器。然而，使用独热编码，下个状态和输出逻辑通常更简单，需要的门电路也更少。