教你如何用时钟操控电路

· 时钟控制执行顺序·

上文解释了DL程序的并行性，但在设计中需要像C/C++语言的串行控制功能，如先接收外部配置指定,然后接收数据并完成模块内部配置,再将配置结果反馈到外部,这需要通过时间的精确定位来获取严格的先后关系。

那么怎么来实现呢其实很简单,假设全部事件需要5个时钟周期,那么利用一个周期为5的循环计数器来实现。在计数器为1的时候，完成事件1；在计数器为2的时候，完成事件2:……如此循环即可。总结起来就是按照时钟节拍来完成串行控制。当然,这样的电路在FPGA资源的利用上是存在浪费的，因为在执行事件1，用于执行事件2,3,4,5的逻辑处于等待状态，但其却始终占用着逻辑资源，也就是这部分电路没有使能，但是依然存在于FPGA内部。

· 实例分析·

请看如下代码，建议手动输入到ise里面，动手综合后看看实现的RTL图，看懂电路原理。

module clk_module(clk,reset,a1,y1,y2);  

input             clk;  

input             reset;  

input     [7:0]   a1;  

output    [7:0]   y1,y2;  

reg       [7:0]   y1,y2;  

reg       [1:0]   cnt;  

always@(posedge clk)begin  

if(!reset)begin  

cnt <= 0;  

y1  <= 0;  

y2  <= 0;  

end  

else begin  

if(cnt == 2'b11)  

cnt <= 2'b00;  

else  

cnt <= cnt + 2'b01;  

//------------//  

case(cnt)  

2'b00:begin  

y1 <= a1 + 2'b01;  

y2 <= y2;  

end  

2'b01:begin  

y1 <= y1;  

y2 <= y1 + 2'b01;  

end  

default:begin  

y1 <= y1;  

y2 <= y2;  

end  

endcase  

end  

end  

endmodule  

上述代码综合后RTL图如下，浅蓝色圆圈圈住的是生成的3个加法器，就是计算cnt和y1，y2的3个加法器。黄色方框里面的是触发器，负责将结果输出和反馈到加法器输入。

仿真的波形图如下图，可以看出，每4个时钟周期计算一次结果，y1永远比y2提前一个时钟周期出结果，y1的值永远在捕捉到cnt=0的一个上升沿更新，y2永远在捕获到cnt=1的上升沿更新。这也是造成y1提前一周期的原因，所有的状态翻转都是根据cnt的状态变化来的，而cnt的变化是时钟节拍决定的。大家理解好这个例程，也就明白了如何用时钟操控电路，按照你的想法去运行，同时学会了一段式状态机的应用。