一、什么是异步时序电路?
异步时序电路是指电路中除以使用带时钟的触发器外,还可以使用不带时钟的触发器和延迟元件作为存储元件;电路中没有统一的时钟;电路状态的改变由外部输入的变化直接引起.可将异步时序逻辑电路分为脉冲异步时序电路和电平异步时序电路。
时序电路,是由最基本的逻辑门电路加上反馈逻辑回路(输出到输入)或器件组合而成的电路,与组合电路最本质的区别在于时序电路具有记忆功能。时序电路的特点是:输出不仅取决于当时的输入值,而且还与电路过去的状态有关。它类似于含储能元件的电感或电容的电路,如触发器、锁存器、计数器、移位寄存器、存储器等电路都是时序电路的典型器件,时序逻辑电路的状态是由存储电路来记忆和表示的。二、异步电路和同步时序电路的区别?
一、原理不同
同步电路利用时钟脉冲使其子系统同步运作,而异步电路不使用时钟脉冲做同步,其子系统是使用特殊的“开始”和“完成”信号使之同步。
二、优点不同
由于异步电路具有下列优点--无时钟歪斜问题、低电源消耗、平均效能而非最差效能、模块性、可组合和可复用性--因此近年来对异步电路研究增加快速,论文发表数以倍增,而Intel Pentium 4处理器设计,也开始采用异步电路设计。
v异步电路主要是组合逻辑电路,用于产生地址译码器、FIFO或RAM的读写控制信号脉冲,其逻辑输出与任何时钟信号都没有关系,译码输出产生的毛刺通常是可以监控的。
同步电路是由时序电路(寄存器和各种触发器)和组合逻辑电路构成的电路,其所有操作都是在严格的时钟控制下完成的。这些时序电路共享同一个时钟CLK,而所有的状态变化都是在时钟的上升沿(或下降沿)完成的。
三、分析不同
异步时序逻辑电路分析时,还需考略各触发器的时钟信号,当某触发器时钟有效信号到来时,该触发器状态按状态方程进行改变,而无时钟有效信号到来时,该触发器状态将保持原有的状态不变。
扩展资料
同步逻辑有两个主要的缺点:
1、时钟信号必须要分布到电路上的每一个触发器。而时钟通常都是高频率的信号,这会导致功率的消耗,也就是产生热量。即使每个触发器没有做任何的事情,也会消耗少量的能量,因此会导致废热产生。
2、最大的可能时钟频率是由电路中最慢的逻辑路径决定,也就是关键路径。意思就是说每个逻辑的运算,从最简单的到最复杂的,都要在每一个时脉的周期中完成。
一种用来消除这种限制的方法,是将复杂的运算分开成为数个简单的运算,这种技术称为“流水线”。这种技术在微处理器中非常的显著,用来帮处提升现今处理器的时钟频率。
参考资料来源:
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三、同步时序逻辑电路和异步时序逻辑电路有何不同?
1、时钟信号不同
在同步时序逻辑电路中有一个公共的时钟信号,电路中各记忆元件受它统一控制,只有在该时钟信号到来时,记忆元件的状态才能发生变化,从而使时序电路的输出发生变化,而且每来一个时钟信号,记忆元件的状态和电路输出状态才能改变一次。
由于异步电路没有统一的时钟,状态变化的时刻是不稳定的,通常输入信号只在电路处于稳定状态时才发生变化。
2、触发器的状态是否变化
同步时序电路中几乎所有的时序逻辑都是“同步逻辑”,有一个“时钟”信号,所有的内部内存('内部状态')只会在时钟的边沿时候改变。
异步时序逻辑电路分析时,还需考略各触发器的时钟信号,当某触发器时钟有效信号到来时,该触发器状态按状态方程进行改变,而无时钟有效信号到来时,该触发器状态将保持原有的状态不变。
四、1. 异步时序逻辑电路与同步时序逻辑电路有何区别?
在同步时序电路中全部触发器均用同一个外部时钟脉冲CP触发。
而在异步时序电路中各触发器则可以采用不同的时钟信号触发。
组合逻辑电路:
组合逻辑电路在逻辑功能上的特点是任意时刻的输出仅仅取决于该时刻的输入,与电路原来的状态无关。组合逻辑电路可以有若个输入变量和若干个输出变量,其每个输出变量是其输入的逻辑函数,其每个时刻的输出变量的状态仅与当时的输入变量的状态有关,与本输出的原来状态及输入的原状态无关,也就是输入状态的变化立即反映在输出状态的变化。组合逻辑电路没有记忆功能。
时序逻辑电路:
时序逻辑电路在逻辑功能上的特点是任意时刻的输出不仅取决于当时的输入信号,而且还取决于电路原来的状态,或者说,还与以前的输入有关。时序电路具有记忆功能。
时序逻辑电路可以分为同步时序电路和异步时序电路两大类:
1.同步时序电路:同步时序电路是指各触发器的时钟端全部连接在一起,并接系统时钟端;只有当时钟脉冲到来时,电路的状态才能改变;改变后的状态将一直保持到下一个时钟脉冲的到来,此时无论外部输入x有无变化;状态表中的每个状态都是稳定的.
2.异步时序电路:异步时序电路是指电路中除以使用带时钟的触发器外,还可以使用不带时钟的触发器和延迟元件作为存储元件;电路中没有统一的时钟;电路状态的改变由外部输入的变化直接引起.可将异步时序逻辑电路分为脉冲异步时序电路和电平异步时序电路.
五、usart异步串口工作原理和时序图?
首先得了解USART串口的具体通信机理:
USART使用异步模式工作,不需要时钟信号,其一般格式为:起始位+数据位+校验位+停止位。其中起始位1位,数据位5~8位,校验位0或1位,停止位1、1.5或2位。不过最常用的格式是1位起始位、8位数据位、没有奇偶校验、1位停止位,简记为8/N/1。
8/N/1格式的时序图如下:
空闲时数据线上规定为逻辑1。
开始传输数据时先发送起始位,规定为逻辑0,接收端会检测这个下降沿,以便之后开始采样接收数据。
起始位之后是数据位,规定先发送最低位,即LSB First。因为UART没有时钟信号,故使用波特率来确定每一位的长度,不过为保证检测的准确性,实际采样频率会高于波特率,一般每一位会进行若干次采样,取中间的采样值作为这一位的结果。
奇偶校验位一般不使用。
停止位一般使用1位,规定为逻辑1,除了表示传输结束外,停止位还可以起到时钟同步的作用。
需要注意的是,这里的逻辑0并不一定是0V,这与使用的电平标准有关。对于TTL电平而言,逻辑0是0V,逻辑1是高电平(一般为3.3V或5V);对于RS-232电平而言,逻辑0是3V~15V,逻辑1是-3~-15V。
除了TX、RX、GND信号外,UART中还会有诸如RTS、CTS等流控信号,因为用得不是很多,此处就不总结了。
以发送0x23(无奇偶校验)为例来说明,传输时序如下:
注意是LSB First,也就是最低位先传输哦。
0x23,二进制表示为00100011,传输顺序为1->1->0->0->0->1->0->0
对应上面示波器的图:
刚开始空闲是1,然后起始位0,之后1->1->0->0->0->1->0->0,最后1.
至于实现,通过定时器+GPIO就可以实现。通常MCU本身会自带USART接口,只需要通过软件代码即可操作。
六、什么是同步与异步时序逻辑电路?
同步:所有触发器共用一个触发信号源CP, 异步:所有触发器没有共用一个CP源, 同步:优点,所有触发器的状态同时刷新,信号延迟时间短, 缺点:结构复杂 异步:优点,结构简单, 缺点,触发器状态刷新不同步,信号延迟可能会累积从而出现状态异常。
七、同步时序和异步时序区别?
同步时序逻辑电路和异步时序逻辑电路的区别:
1、时钟信号不同
在同步时序逻辑电路中有一个公共的时钟信号,电路中各记忆元件受它统一控制,只有在该时钟信号到来时,记忆元件的状态才能发生变化,从而使时序电路的输出发生变化,而且每来一个时钟信号,记忆元件的状态和电路输出状态才能改变一次。
由于异步电路没有统一的时钟,状态变化的时刻是不稳定的,通常输入信号只在电路处于稳定状态时才发生变化。
2、触发器的状态是否变化
同步时序电路中几乎所有的时序逻辑都是“同步逻辑”,有一个“时钟”信号,所有的内部内存('内部状态')只会在时钟的边沿时候改变。
异步时序逻辑电路分析时,还需考略各触发器的时钟信号,当某触发器时钟有效信号到来时,该触发器状态按状态方程进行改变,而无时钟有效信号到来时,该触发器状态将保持原有的状态不变。
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同步逻辑最主要的优点:
是它很简单。每一个电路里的运算必须要在时钟的两个脉冲之间固定的间隔内完成,称为一个 '时钟周期'。只有在这个条件满足下(不考虑其他的某些细节),电路才能保证是可靠的。
同步逻辑缺点:
时钟信号必须要分布到电路上的每一个触发器。而时钟通常都是高频率的信号,这会导致功率的消耗,也就是产生热量。即使每个触发器没有做任何的事情,也会消耗少量的能量,因此会导致废热产生。
最大的可能时钟频率是由电路中最慢的逻辑路径决定,也就是关键路径。意思就是说每个逻辑的运算,从最简单的到最复杂的,都要在每一个时脉的周期中完成。
一种用来消除这种限制的方法,是将复杂的运算分开成为数个简单的运算,这种技术称为“流水线”。这种技术在微处理器中非常的显著,用来帮处提升现今处理器的时钟频率
八、时序电路的分析
博客文章:时序电路的分析
随着电子技术的发展,时序电路的分析已成为数字电路设计中的重要组成部分。它涉及到电路的功能和性能,因此,正确地分析和理解时序电路是非常必要的。本文将详细介绍时序电路的分析方法,帮助读者更好地理解和应用数字电路。
时序电路的基本概念
时序电路是一种包含时钟信号和触发器的电路,它能够根据时钟信号的触发,依次更新和存储数据。触发器是时序电路中的基本单元,它能够存储一位二进制数据,并在时钟信号的触发下,将数据传递给下一个单元。时序电路中的触发器数量和类型决定了电路的功能和性能。
分析方法
时序电路的分析主要包括逻辑功能分析和性能分析。逻辑功能分析需要确定触发器的状态转换表,并根据状态转换表确定电路的状态和输出。性能分析则包括时钟周期、触发器的触发时间、时延等参数的计算和分析。
步骤和方法
对于一个时序电路,我们可以按照以下步骤和方法进行分析:
- 了解电路的结构和原理,确定触发器的类型和数量。
- 根据触发器的状态转换表,绘制状态转换图,确定电路的状态和输出。
- 根据逻辑函数,计算电路的逻辑功能,并确定输入和输出的关系。
- 进行性能分析,计算时钟周期、触发器的触发时间、时延等参数。
- 根据分析结果,优化电路设计,提高电路的性能和稳定性。
通过以上步骤和方法,我们可以正确地分析和理解时序电路,从而更好地设计和应用数字电路。本文将提供一些具体的案例和算法,帮助读者更好地理解和应用时序电路的分析方法。
案例分析
假设我们有一个4位同步时序电路,它的状态转换表如下:
- 状态0:0000-0001-0010-...-1111
- 状态1:0010-0100-...-1011
- ...
我们可以通过绘制状态转换图来确定它的逻辑功能和性能参数。根据状态转换表和状态转换图,我们可以计算出时钟周期、触发器的触发时间和时延等参数。最后,我们可以根据这些参数来优化电路设计,提高电路的性能和稳定性。
九、主板时序电路?
主板各路电压之间的时序要求:我们应该根据参考设计给出的时序要求,对应设计每个电源。各芯片所需的时钟CLK设计:通过无源晶振+时钟芯片+有源晶振来实现,
分为总线时钟和芯片工作时钟。
一般而言对于几个大的CPU厂家推出的芯片组比如intel, amd ,via等等,都有专门的时钟芯片生产厂家配合跟进设计和这个芯片组对应的时钟芯片。因此主芯片所需要的各种总线时钟基本上由时钟芯片就可以提供,除了RTC3.2768K而外围功能芯片的工作时钟则可通过无源晶振或者有源晶振来提供。
十、时序电路单位?
8051的时序单位有4个,分别是时钟周期、状态周期、机器周期和指令周期