E38N60HDL文本输人 硬件描述语言是用文本的形式描述硬件电路的功能、信号连接关系以及时序关系。它虽然没有图形输入那么直观,但功能更强,可以进行大规模、多个芯片的数字系统的设计。常用的HDL有ABEL、ⅤHDL和Ⅴerilog HDL等。

测试平台 当逻辑电路的设计输人到计算机后,需要测试其逻辑功能或时序关系的正确性。测试平台用于编写或绘制激励信号。

仿真和综合工具 仿真工具包括对电路的功能仿真和时序仿真。功能仿真用于验证电路的功能和逻辑关系是否正确。时序仿真考虑门及连线的延时,验证系统内部工作过程及输人输出的时序关系是否满足设计要求。

综合工具将HDL描述的电路的逻辑关系,转换为门和触发器等元件及其相互连接的电路形式。

数字电路的测试技术,数字电路在正确设计和安装后,必须经过严格的测试方可使用。测试时必须各有下列基本仪器设备。

数字电压表 用来测量电路中各点的电压,并观察其测试结果是否与理论分析一致。

电子示波器 常用来观察电路各点的波形。一个复杂的数字系统,在主频率信号源的激励下,有关逻辑关系可以从波形图中得到验证。逻辑分析仪是一种专用示波器,例如,它可以同时显示8~32位的数字波形,十分有利于对整体电路各部分之间的逻辑关系进行分析。

模拟信号和数字信号,模拟信号,人们在自然界感知的许多物理量中,有一些物理量例如速度、压力、温度、声音、质量以及位置等具有一个共同的特点,即它们在时间上是连续变化的,幅值上也是连续取值的。这种连续变化的物理量称为模拟量,表示模拟量的信号称为模拟信号,处理模拟信号的电子电路称为模拟电路。在工程技术上,为了便于处理和分析,通常用传感器将模拟量转换为与之成比例的电压或电流信号,然后再送到电子系统中进一步处理。电压和电流常用图形来表示,图1.1.1(a)所示为由热电偶得到的一个模拟电压信号波形。

数字信号与模拟量相对应的另一类物理量称为数字量。它们是在一系列离散的时刻取值,数值的大小和每次的增减都是量化单位的整数倍,即它们是一系列时间离散、数值也离散的信号。表示数字量的信号称为数字信号。将工作于数字信留下,数字电路与数字信号.

样信号进行量化即数字化。选取一个量化单位,将取样信号除以量化单位并取

整数结果,得到时间离散、数值也离散的数字量。最后对得到的数字量进行编

码,生成用0和1表示的数字信号,如图1.1.1(c)所示。图中以1 mⅤ作为量

化单位,对rl处的幅值9.15…mV进行量化,量化后数值为9。该值用8位二

进制数表示为00001001。如果取样点足够多,量化单位足够小,数字信号可

以较真实地反映模拟信号。关于模数和数模转换的详细讨论见第9章。

数字信号的描述方法,模拟信号的表示方式可以是数学表达式,也可以是波形图等等。数字信号的表示方式可以用二值数字逻辑①,以及由逻辑电平描述的数字波形。

二值数字逻辑和逻辑电平,在数字电路中,可以用0和1组成的二进制数表示数量的大小,也可以用0和1表示两种不同的逻辑状态。当表示数量时,两个二进制数可以进行数值运算,常称为算术运算,将在1.3节介绍。当用0和1描述客观世界存在的彼此相互关联又相互对立的事物时,例如,是与非,真与假,开与关,低与高,通与断等等,这里的0和1不是数值,而是逻辑0和逻辑1。这种只有两种对立逻辑状态的逻辑关系称为二值数字逻辑或简称数字逻辑。

在电路中,可以很方便地用电子器件的开关来实现二值数字逻辑,也就是以高、低电平分别表示逻辑1和0两种状态。在分析实际数字电路时,考虑的是信号之间的逻辑关系,只要能区别表1.1.2 电压范围与逻辑电平的关系出表示逻辑状态的高、低电平,可以忽略高、低电平的具体数值。表1.1.2所示为一类CMOs器件的电压范围与逻辑电平之间的关系。当信号电压在3.5~5Ⅴ范围内,都表示高电平;在0~1.5Ⅴ范围内,都表示低电平。这些表示数字电压的高、低电平通常称为逻辑电平②c.应当注意.逻辑电平不是物理量,而是物理量的相对表示。

图1.1.2所示为用逻辑电平描述的数字波形,其中图1~1.2(a)所示的逻辑0表示低电平,逻辑1表示高电平。图1.1.2(b)所示为16位数据的波形。

通常在分析一个数字系统时,由于电路采用相同的逻辑电平标准,一般可以不

标出高、低电平的电压值,时间轴也可以不标。

二值数字逻辑是Binarv Digital Logic的译称。

逻辑电平是Logic Level的译称。

数字电路与数字信号电压二值逻辑电平3.5~5V0~1.5Ⅴ

1H(高电平)

0L(低电平)