[工学]数字电路与系统设计课件.pptVIP

*******************************动态RAM存储原理动态RAM使用电容存储数据，电容上的电荷会随着时间衰减，需要定期刷新。速度优势动态RAM比静态RAM更快，因为其结构更简单，访问速度更快。高密度由于结构紧凑，动态RAM可以实现更高的存储密度，价格也更低。只读存储器数据持久性ROM存储器中的数据在断电后仍然可以保留，即使设备关闭了，数据也不会丢失。不可更改数据ROM存储器中的数据在制造过程中就被写入，之后无法更改，这意味着一旦数据被写入，就无法修改或删除。用于程序存储ROM存储器通常用于存储启动程序、系统引导程序以及固件代码，这些代码在设备启动时需要立即访问。可编程逻辑器件概述可编程逻辑器件（PLD）是近年来发展起来的一种新型逻辑器件，它允许用户根据自己的需求对器件内部的逻辑功能进行编程。优点灵活、易于修改、设计周期短、成本低廉，在数字系统设计中得到广泛应用。PAL和GAL1可编程阵列逻辑PAL（可编程阵列逻辑）和GAL（通用阵列逻辑）是两种常见的可编程逻辑器件。2结构特点它们都具有可编程的AND阵列和固定的OR阵列，允许用户自定义逻辑功能。3应用场景PAL和GAL常用于实现简单的逻辑电路、状态机等，特别适用于小型、低成本的设计。FPGA和CPLDFPGA现场可编程门阵列(FPGA)可重构硬件结构高度灵活的设计CPLD复杂可编程逻辑器件(CPLD)更简单的结构适合较小的数字电路设计系统总线定义系统总线是计算机系统中各个部件之间进行信息传递的公共通路，它以并行的方式传输数据、地址和控制信号。作用连接CPU、内存、外设等部件，实现数据共享、控制协调和同步传输。总线结构1数据总线传输数据，双向2地址总线指定数据传输位置，单向3控制总线控制数据传输方向和时序总线协议数据总线用于传输数据，包括指令、数据和地址信息。地址总线用于指定内存地址或外设地址，决定数据传输的目的地。控制总线用于控制数据传输过程，包括读写操作、时钟信号和状态信息。总线仲裁竞争当多个设备同时请求使用总线时，需要一种机制来解决冲突，这就是总线仲裁。优先级仲裁可以根据设备的优先级来分配总线的使用权，例如，某些设备可能需要更高的优先级来保证实时性。公平为了保证所有设备都能获得使用总线的机会，仲裁机制通常会采用轮询或者其他公平的算法。微处理器和微控制器微处理器处理指令和数据的核心，是计算机系统的大脑。微控制器集成CPU、存储器和外设接口，用于控制和管理嵌入式系统。体系结构指令集微处理器执行的一组指令。寄存器用于存储数据和指令的临时存储单元。算术逻辑单元(ALU)执行算术和逻辑运算。控制单元控制微处理器操作的顺序。指令集指令格式定义指令的操作码、操作数、地址等信息。指令类型包括数据传输、算术运算、逻辑运算、控制转移等。寻址方式包括立即寻址、直接寻址、间接寻址等。中断系统中断请求外设发出中断请求信号。中断处理CPU暂停当前执行的程序，转而处理中断。中断向量中断向量表用于存储中断处理程序地址。数电系统设计案例通过实际应用案例，深入理解数字电路设计流程和关键环节。七段数码管驱动电路用数字电路控制七段数码管显示数字或字符，掌握基本的设计方法。步进电机控制系统设计控制步进电机旋转方向和速度的数字电路系统，理解电机控制的基本原理。简易计算器电路设计实现简单的加减乘除运算的数字电路，体验数字电路设计在实际应用中的价值。七段数码管驱动电路数字显示七段数码管用于显示数字或字母，广泛应用于电子设备。驱动电路驱动电路负责控制七段数码管的每个段的亮灭，以显示所需的字符。控制逻辑使用逻辑门或组合逻辑电路实现控制逻辑，根据输入数据控制每个段的亮灭。步进电机控制系统精确控制步进电机可以实现精确的旋转控制，每一步对应一个固定角度的旋转。开环控制步进电机通常采用开环控制，无需反馈传感器即可实现位置控制。应用广泛步进电机广泛应用于自动化设备、3D打印机、数控机床等领域。简易计算器电路基本运算实现加、减、乘、除等基本运算功能。输入输出包含数字键、运算符键、显示屏等输入输出接口。逻辑控制使用组合逻辑电路和时序逻辑电路控制计算流程。数电设计工具电路图设计利用电子设计自动化（EDA）软件绘制电路图，方便电路设计、修改和仿真。VHDL/Verilog建模使用硬件描述语言（HDL）对数字电路进行描述，提高代码复用性，降低设计难度。电路图设计1原理图绘制使用专用软件将