教你如何用時鐘操控電路

· 時鐘控制執(zhí)行順序·

上文解釋了DL程序的并行性，但在設(shè)計中需要像C/C++語言的串行控制功能，如先接收外部配置指定,然后接收數(shù)據(jù)并完成模塊內(nèi)部配置,再將配置結(jié)果反饋到外部,這需要通過時間的精確定位來獲取嚴格的先后關(guān)系。

那么怎么來實現(xiàn)呢其實很簡單,假設(shè)全部事件需要5個時鐘周期,那么利用一個周期為5的循環(huán)計數(shù)器來實現(xiàn)。在計數(shù)器為1的時候，完成事件1；在計數(shù)器為2的時候，完成事件2:……如此循環(huán)即可?？偨Y(jié)起來就是按照時鐘節(jié)拍來完成串行控制。當(dāng)然,這樣的電路在FPGA資源的利用上是存在浪費的，因為在執(zhí)行事件1，用于執(zhí)行事件2,3,4,5的邏輯處于等待狀態(tài)，但其卻始終占用著邏輯資源，也就是這部分電路沒有使能，但是依然存在于FPGA內(nèi)部。

· 實例分析·

請看如下代碼，建議手動輸入到ise里面，動手綜合后看看實現(xiàn)的RTL圖，看懂電路原理。

moduleclk_module(clk,reset,a1,y1,y2);

inputclk;

inputreset;

input[7:0]a1;

output[7:0]y1,y2;

reg[7:0]y1,y2;

reg[1:0]cnt;

always@(posedgeclk)begin

if(!reset)begin

cnt<=?0;??

y1<=?0;??

y2<=?0;??

end

elsebegin

if(cnt==2'b11)

cnt<=?2'b00;??

else

cnt<=?cnt?+?2'b01;??

//------------//

case(cnt)

2'b00:begin

y1<=?a1?+?2'b01;??

y2<=?y2;??

end

2'b01:begin

y1<=?y1;??

y2<=?y1?+?2'b01;??

end

default:begin

y1<=?y1;??

y2<=?y2;??

end

endcase

end

end

endmodule

上述代碼綜合后RTL圖如下，淺藍色圓圈圈住的是生成的3個加法器，就是計算cnt和y1，y2的3個加法器。黃色方框里面的是觸發(fā)器，負責(zé)將結(jié)果輸出和反饋到加法器輸入。

仿真的波形圖如下圖，可以看出，每4個時鐘周期計算一次結(jié)果，y1永遠比y2提前一個時鐘周期出結(jié)果，y1的值永遠在捕捉到cnt=0的一個上升沿更新，y2永遠在捕獲到cnt=1的上升沿更新。這也是造成y1提前一周期的原因，所有的狀態(tài)翻轉(zhuǎn)都是根據(jù)cnt的狀態(tài)變化來的，而cnt的變化是時鐘節(jié)拍決定的。大家理解好這個例程，也就明白了如何用時鐘操控電路，按照你的想法去運行，同時學(xué)會了一段式狀態(tài)機的應(yīng)用。