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画出DFF的结构图,用verilog实现之。(威盛)

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参考答案

DFF(D触发器)是边沿触发的存储单元,典型结构由主锁存器和从锁存器组成,利用时钟反相器实现边沿采样。主锁存器在时钟低电平透明(跟随D),从锁存器在时钟高电平透明,当时钟上升沿时,主锁存器关闭并传递状态到从锁存器输出。结构图可绘制为:时钟CK经反相器分为CK和CKB,主锁存器由传输门TG1(CK高时导通)、反相器INV1、INV2和反馈传输门TG2(CK低时导通)构成;从锁存器类似,但传输门TG3受CKB控制(CK低时导通),TG4受CK控制(CK高时导通),输出Q从两个反相器引出。Verilog实现:最简单的上升沿触发DFF为 `always @(posedge clk) q <= d;`,但实际工程常用带异步复位的版本:`always @(posedge clk or negedge rst_n) if (!rst_n) q <= 1'b0; else q <= d;`。另一种同步复位写法:`always @(posedge clk) if (!rst_n) q <= 1'b0; else q <= d;`。易错点:1.敏感列表必须列出所有复位信号,避免逻辑综合警告;2.非阻塞赋值`<=`确保时序无竞争;3.复位极性(低电平复位用negedge,高电平用posedge);4.结构图需明确主从锁存器时钟相位相反,否则可能无法正确边沿触发。

涉及知识点

  • D触发器主从结构原理
  • 边沿触发与电平触发区别
  • Verilog时序逻辑建模语法
  • 阻塞与非阻塞赋值规则
  • 同步复位与异步复位设计
  • 传输门与反相器实现锁存
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