1、所谓边沿检测,就是检测输入信号或FPGA内部逻辑信号电平的跳变,即实现上升沿或下降沿的检测,捕获到以后以此用作使能信号(简单可理解为:一旦检测到这个信号,则发生什么什么),来作为时序逻辑的触发信号。总之,在基础中,这个还是很重要的,在后面的串口和SPI接口中都要用到。
(一)、一级寄存器
从一级寄存器中很好理解下降沿和上升沿的检测:a和b都是从trigger来的(三者一样),只是b比a在时间上迟了一个寄存器的时间。现在假设0时刻到了,trigger到a了,但是还没有到b,到了寄存器,被寄存了;等待下一个时刻1到来,a走了(不用管了),来了一个新的叫c,同时,b从寄存器得到了之前寄存的,那个现在的1时刻,有了两个信号,b和c,而且b是前一个时刻的,而c是现在时刻的(谁先谁后这点很重要)。所以:
下降沿 neg_edge = b & ~c;
由上图可以看出,当下降沿来的时候,c取反再与上b,得出输出为1;反过来想,输出neg_edge为1的时候就表示检测到下降沿了。
上升沿 pos_edge = ~b & c;
同理。当pos_edge为1,表示检测到上升沿。
(二)两级寄存器
moduleedge_tech_design
(
clk,
rst_n,
s,
neg_edge,
pos_edge
);
inputclk;
inputrst_n;
inputs;
outputneg_edge;
outputpos_edge;
regc,d;
always@(posedgeclkornegedgerst_n)
if(!rst_n)begin
c<=1'b0;
d<=1'b0;
end
elsebegin
c<=s;
d<=c;
end
assignneg_edge=d&!c;
assignpos_edge=!d&c;
endmodule
为了在波形图中能看到c、d寄存器,把程序修改为
moduleedge_tech_design
(
clk,
rst_n,
s,
neg_edge,
pos_edge,
c,//为了观察c和d的波形而添加的
d//为了观察c和d的波形而添加的
);
inputclk;
inputrst_n;
inputs;
outputneg_edge;
outputpos_edge;
outputc,d;//为了观察c和d的波形而添加的
regc,d;
always@(posedgeclkornegedgerst_n)
if(!rst_n)begin
c<=1'b0;
d<=1'b0;
end
elsebegin
c<=s;
d<=c;
end
assignneg_edge=d&!c;
assignpos_edge=!d&c;
endmodule
测试文件如下:
`timescale1ns/1ns
`defineclk_period20
moduleedge_tech_design_tb;
regclk;
regrst_n;
regs;
wireneg_edge;
wirepos_edge;
wirec,d;//为了观察c和d的波形而添加的
edge_tech_designedge_tech_design
(
.clk(clk),
.rst_n(rst_n),
.s(s),
.neg_edge(neg_edge),
.pos_edge(pos_edge),
.c(c),//为了观察c和d的波形而添加的
.d(d)//为了观察c和d的波形而添加的
);
initialclk=1;
always#(`clk_period/2)clk=~clk;
initialbegin
rst_n=1'b0;
s=1'b0;
#(`clk_period/4)
#(`clk_period)
rst_n=1'b1;
s=1'b1;
#(`clk_period*5)
s=1'b0;
#(`clk_period)
s=1'b1;
#(`clk_period)
s=1'b0;
#(`clk_period*3)
s=1'b1;
#(`clk_period)
s=1'b0;
#(`clk_period*5)
s=1'b1;
#(`clk_period)
s=1'b0;
#(`clk_period*3)
s=1'b1;
#(`clk_period)
s=1'b0;
#(`clk_period)
s=1'b1;
#(`clk_period*3)
s=1'b0;
#(`clk_period)
s=1'b1;
#(`clk_period)
s=1'b0;
#(`clk_period)
$stop;
end
endmodule
在仿真图中可以看到这样的图形(街区图中下降沿部分一小段)
输入信号s从高变成低的时候,出现下降沿,然后等到时钟clk的上升沿到来,s传输到c,d还没传输到,被寄存在d之前的寄存器内,等待第二个时钟上升沿到来,寄存器中的信号传输到d了,此时根据
neg_edge = d & ~c;
可以得到neg_edge的波形。