數(shù)字電路中如何避免產(chǎn)生不必要的鎖存器方法解 - 數(shù)字電路中如何避免產(chǎn)生不必要的鎖存器方法解析

　　數(shù)字電路中如何避免產(chǎn)生不必要的鎖存器方法解析：

　　1. if……else……結(jié)構(gòu)中缺少else

　　先看一個(gè)實(shí)際的例子：

　　用quartus綜合一下這兩個(gè)電路，看看產(chǎn)生的RTL圖是怎樣的：

　　左邊的電路：

　　右邊的電路：

　　由RTL視圖可以直觀的看出，左邊的電路沒有生成鎖存器，而右邊的電路生成了一個(gè)我們不想要的鎖存器（q1$latch）。左邊的電路是時(shí)序邏輯，生成觸發(fā)器，而觸發(fā)器是有使能端（en）的，使能端無效時(shí)就可以保存數(shù)據(jù)，無需鎖存器。右邊的電路是組合邏輯，在en為低電平時(shí)，輸出q1要保持不變，而組合邏輯沒有存儲(chǔ)元件，只能生成鎖存器來保持?jǐn)?shù)據(jù)。所以在時(shí)序邏輯中，不完整的 if…else… 結(jié)構(gòu)并不會(huì)生成鎖存器，而組合邏輯中不完整的 if…else… 結(jié)構(gòu)就會(huì)生成鎖存器。為了避免我們?cè)O(shè)計(jì)的組合邏輯中出現(xiàn)不想要的鎖存器，在使用 if…else… 結(jié)構(gòu)時(shí)一定要寫完整。把剛才例子中右邊的電路寫完整，并查看其RTL視圖如下：

　　寫完整后，就沒有生成鎖存器，而是生成了一個(gè)二選一的選擇器，這正是我們想要設(shè)計(jì)的。

　　2. case結(jié)構(gòu)中的分支沒有包含所有情況且沒有default語句

　　case結(jié)構(gòu)中一般要加上default語句，以保證出現(xiàn)意外情況也可以作出相應(yīng)的反應(yīng)。如果沒有加default并且case分支不完整，當(dāng)出現(xiàn)case分支中沒有列出的情況時(shí)，電路狀態(tài)保持原來的狀態(tài)不變，于是就會(huì)生成鎖存器來保存狀態(tài)，如下圖的電路所示：

　　圖中case分支中只寫了（se=0）的情況，而（se=1）的情況未給出，且沒有寫default，于是當(dāng)（se=1）時(shí)，q1保持原來的值不變，這樣就產(chǎn)生了鎖存器（q1$latch）。

　　如果將case分支補(bǔ)全，或者加上default語句，則如下圖所示：

　　補(bǔ)全case分支后，就不會(huì)生成鎖存器了。

　　同樣，只有在組合邏輯中的case結(jié)構(gòu)才有可能產(chǎn)生鎖存器，而在時(shí)序邏輯電路中，即使case結(jié)構(gòu)中的分支不完整，也不會(huì)產(chǎn)生鎖存器，如下圖所示：

　　實(shí)際上，在時(shí)序邏輯中，由于觸發(fā)器具有鎖存數(shù)據(jù)的功能，所以不會(huì)生成鎖存器，鎖存器只會(huì)在組合邏輯電路中產(chǎn)生。

　　因此，在設(shè)計(jì)組合邏輯電路時(shí)，要注意將 if…else… 結(jié)構(gòu)中的else寫完整，case結(jié)構(gòu)中一定要加上default語句，這樣可以減少綜合出鎖存器的可能性。