FPGA D触发器实验

实验目的

（1）熟悉Quatus18.1的软件应用
（2）熟悉ip核的调用
（3）掌握D触发器的逻辑功能和触发方式

实验环境

Quartus Prime 18.1标准版
Cyclone IV EP4CE6F17C8
测试工具：Signal Tap、In-Systeam Source and Probes Editor

实验原理

1）系统原理
D触发器是一个具有记忆功能的，具有两个稳定状态的信息存储器件，是构成多种时序电路的最基本逻辑单元，也是数字逻辑电路中一种重要的单元电路。触发器具有两个稳定状态，即"0"和"1"，
D触发器触发方式有电平触发和边沿触发两种，前者在CP(时钟脉冲)=1时即可触发，后者多在CP的前沿（正跳变0→1）触发。
D触发器的次态取决于触发前D端的状态，即次态=D。因此，它具有置0、置1两种功能。对于边沿D触发器，由于在CP=1期间电路具有维持阻塞作用，所以在CP=1期间，D端的数据状态变化，不会影响触发器的输出状态。
2）电路原理图
定义输入信号：d；
定义使能输入信号：en；
定义输出信号：q和q_n；
其中调用ip核得到的RTL视图如下：

3）代码实现
模块代码：

module d_flip_flop(
input
clk
,
input
rst_n
,
input
d
,
input
en
,
output
q
,
output
q_n
);
reg	q_out;
always@(posedge clk or negedge rst_n)begin
if(!rst_n)begin
q_out <= 1'b0;
end
else if(en)begin
q_out <= d;
end
end
assign q = q_out;
assign q_n = ~q_out;
endmodule

顶层文件代码：

module dff_top(
input
clk
,
output	dout
);
wire
rst_n
;
wire
din
;
wire
en
;
wire
q
;
wire
q_n
;
wire [3:0]	probe	;
d_flip_flop u1(
.clk
(clk	),
.rst_n	(rst_n),
.d
(din	),
.en
(en	),
.q
(q
),
.q_n
(q_n	)
);
issp u_issp(
.source	({rst_n,din,en}),
.probe	(probe)
);
assign dout = q;
endmodule

4）测试结果

打开In-Systeam Source and Probes Editor测试软件。
其中的source[0]对应是使能信号en;
其中的source[1]对应是输入信号din;
其中的source[2]对应是复位按键rst_n;
而后，我们将使能信号en、输入信号din、复位按键rst_n都置为1时，d触发器q的输出也为1.如下图：

最后

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