移位寄存器的串行扩展技术

fpga移位寄存器用法FPGA（Field-Programmable Gate Array）是一种可编程的集成电路芯片，可以根据用户的需求进行灵活的数字电路设计和开发。

在FPGA设计中，移位寄存器（Shift Register）是一种常用的数字电路元件，用于将数据从一个位置传送到另一个位置。

移位寄存器的基本原理是通过时钟信号的控制，在一定的时间间隔内，将数据从输入端移动到输出端，并且保持在输出端一段时间。

移位寄存器可以用来实现各种功能，如数据传输、数据移位、数据缓存等。

在FPGA设计中，移位寄存器的使用非常广泛，下面将介绍移位寄存器的用法。

移位寄存器可以分为串行移位寄存器和并行移位寄存器两种类型。

串行移位寄存器是最基本的移位寄存器，它将输入数据按位依次移动到输出端。

串行移位寄存器可以采用不同的移位方向，如向左移位（Shift Left）或向右移位（Shift Right）。

串行移位寄存器的数据长度可以根据需要进行扩展，从几位到几十位不等。

并行移位寄存器是将输入数据同时移动到输出端的移位寄存器，也称为平行移位寄存器。

与串行移位寄存器不同的是，输入数据的每一位立即传送到输出端，而不是按位移动。

并行移位寄存器通常用于数据宽度较大的情况，可以大大提高数据传输的速度。

移位寄存器通常有两个主要的应用场景：数据传输和数据移位。

在数据传输方面，移位寄存器可以用来在不同的时钟域之间传输数据。

在设计中，时钟域是指由时钟信号控制的特定区域，在同一时钟域内的电路操作是同步的，而不同的时钟域之间的电路操作是异步的。

移位寄存器可以在不同的时钟域之间传输数据，并实现时钟域之间的数据同步。

在数据移位方面，移位寄存器可以用来对数据进行移位操作，如数据串行化和并行化。

数据串行化是将并行数据按位移动，将其转换为串行数据。

数据并行化是将串行数据按位移动，将其转换为并行数据。

这两种操作通常用于接口电路设计和数据通信系统中。

此外，移位寄存器还可以用于数据缓存和数据处理。

移位寄存器的设计及实现移位寄存器（Shift Register）是一种常用的数字逻辑电路器件，它能够将数据按照输入和输出的时序进行移位操作。

通过移位寄存器，我们可以实现数据的串行传输、并行-串行或者串行-并行转换、数据延迟等功能。

本文将对移位寄存器的设计与实现进行介绍。

一、移位寄存器的设计1.串行输入、串行输出的移位寄存器这种移位寄存器称为串行移位寄存器，它包括n个触发器，每个触发器提供一个数据位的存储空间。

数据通过一个输入端串行输入，然后通过触发器依次移位，最后从输出端串行输出。

2.并行输入、并行输出的移位寄存器这种移位寄存器称为并行移位寄存器，它包括n个触发器，每个触发器提供一个数据位的存储空间。

数据通过n个输入端并行输入到各个触发器，然后通过控制信号进行同步移位。

最后从n个输出端并行输出。

3.并行输入、串行输出的移位寄存器这种移位寄存器称为并行-串行移位寄存器，它先从n个输入端并行输入数据，然后通过控制信号进行同步移位，并将移位结果通过一个输出端串行输出。

4.串行输入、并行输出的移位寄存器这种移位寄存器称为串行-并行移位寄存器，它先从一个输入端串行输入数据，然后通过触发器进行移位，最后将移位结果从n个输出端并行输出。

1.触发器选择由于是8位移位寄存器，需要选择8个触发器。

常用的触发器有D触发器、JK触发器等，可以根据实际需求选择合适的触发器。

2.输入输出端口设计设计一个输入端口用于串行输入数据。

由于是串行输入，需要一个时钟信号和一个使能信号进行同步移位操作。

同时，设计一个输出端口用于串行输出数据。

3.控制信号电路设计根据串行输入、串行输出的要求，需要设计一个时钟信号和一个使能信号的电路。

使能信号在移位过程中保持逻辑高电平，只有当8位数据全部移位完成时才将使能信号置为逻辑低电平。

二、移位寄存器的实现1.设计一个8位移位寄存器电路，并连接8个D触发器。

2.将串行输入信号与D触发器的数据端相连，时钟信号与D触发器的时钟端相连，使能信号与D触发器的使能端相连。

附页：实验线路图：编译程序:源程序代码：1 汇编语言程序清单ORG 0000HLJMP MAINORG 000BHLJMP INTT0MAIN:MOV SP,#60HMOV TMOD,#01HSETB ET0SETB EAMOV TH0,#3CHMOV TL0,#0B0HSETB TR0MOV 30H, #0 ; 每中断一次加1MOV 31H, #0 ; 每秒加1, 当其值为100时清0 MOV 32H, #0 ; 个位MOV 33H, #0 ; 十位LP:MOV R0,#32HMOV R7,#2ACALL BINBCDMOV DPTR,#TABDSPLY:MOV A,@R0MOVC A,@A+DPTRCPL AMOV SBUF,ADSP1:JNB TI,DSP1CLR TIINC R0DJNZ R7,DSPLYLP1:MOV A,30HCJNE A, #10, LP1MOV 30H,#00HINC 31HMOV A,31HCJNE A,#100,LPMOV 31H,#0SJMP LPINTT0:MOV TL0,#0B0HMOV TH0,#3CHINC 30HRETITAB: DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FHDB 0FFH,00H,73H; 入口参数二进制数存放在31H中; 出口参数 BCD数十位（33H）, 个位（32H）BINBCD:MOV A,31HMOV B,#10DIV ABMOV 33H,AMOV A,BMOV 32H,ARETEND ; 程序结束2 C 语言程序清单#include <AT89X51.H>#include <intrins.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned int//共阴数码管段码：0~9，全亮，全灭，Puchartab[]={0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F,0xFF,0x00,0x 73};uchar timer; //定时器每中断1次加1void main(void){uchar ten,one,count;SP=0x60;TMOD=0x01; //定时器T0方式1定时ET0=1; //开定时器T0中断EA=1; //开总中断TH0=0x3C; //每100ms中断一次TL0=0xB0;TR0=1; //启动定时器T0timer=0;count=0;do{do{ten=count/10; //求得十位one=count%10; //求得个位SBUF=~tab[one]; //发送个位while(~TI);TI=0;SBUF=~tab[ten]; //发送十位while(~TI);TI=0;while(timer<10); //延时1s，即10*100ms timer=0;count++; //每隔一秒，count值加1 }while(count<100); //从0计到99count=0;} while(1);}void intt0() interrupt 1{TH0=0x3C;TL0=0xB0;timer++;}。

实验五移位寄存器及其应用一、实验目的1、掌握中规模4位双向移位寄存器逻辑功能及使用方法。

2、熟悉移位寄存器的应用—实现数据的串行、并行转换和构成环形计数器。

二、实验原理1、移位寄存器是一个具有移位功能的寄存器，是指寄存器中所存的代码能够在移位脉冲的作用下依次左移或右移。

既能左移又能右移的称为双向移位寄存器，只需要改变左、右移的控制信号便可实现双向移位要求。

根据移位寄存器存取信息的方式不同分为：串入串出、串入并出、并入串出、并入并出四种形式。

本实验选用的4位双向通用移位寄存器，型号为CC40194或74LS194，两者功能相同，可互换使用，其逻辑符号及引脚排列如图5－1所示。

图5－1 CC40194的逻辑符号及引脚功能其中D0、D1、D2、D3为并行输入端；Q0、Q1、Q2、Q3为并行输出端；S R为右移串C为直接无条件清零端；行输入端，S L为左移串行输入端；S1、S0为操作模式控制端；RCP为时钟脉冲输入端。

CC40194有5种不同操作模式：即并行送数寄存，右移(方向由Q0→Q3)，左移（方向由Q3→Q0），保持及清零。

S1、S0和R C端的控制作用如表5－1。

表5－12、移位寄存器应用很广，可构成移位寄存器型计数器；顺序脉冲发生器；串行累加器；可用作数据转换，即把串行数据转换为并行数据，或把并行数据转换为串行数据等。

本实验研究移位寄存器用作环形计数器和数据的串、并行转换。

(1)环形计数器把移位寄存器的输出反馈到它的串行输入端，就可以进行循环移位，如图5－2所示，把输出端Q3和右移串行输入端S R 相连接，设初始状态Q0Q1Q2Q3＝1000，则在时钟脉冲作用下Q0Q1Q2Q3将依次变为0100→0010→0001→1000→……，如表5－2所示，可见它是一个具有四个有效状态的计数器，这种类型的计数器通常称为环形计数器。

图5－2 电路可以由各个输出端输出在时间上有先后顺序的脉冲，因此也可作为顺序脉冲发生器。

移位寄存器串入出与并入串出————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：移位寄存器串入并出与并入串出在数字电路中，移位寄存器（英语：shift register）是一种在若干相同时间脉冲下工作的触发器为基础的器件，数据以并行或串行的方式输入到该器件中，然后每个时间脉冲依次向左或右移动一个比特，在输出端进行输出。

这种移位寄存器是一维的，事实上还有多维的移位寄存器，即输入、输出的数据本身就是一些列位。

实现这种多维移位寄存器的方法可以是将几个具有相同位数的移位寄存器并联起来。

移位寄存器的输入、输出都可以是并行或串行的。

它们经常被配置成串入并出（serial-in, parallel-out, SIPO）的形式或并入串出（parallel-in, serial-out, PISO），这样就可以实现并行数据和串行数据的转换。

当然，也有输入、输出同时为串行或并行的情况。

此外，还有一些移位寄存器为双向的，也就是说它允许数据来回传输，输入端同时可以作为输出端，输出端同时也可以作为输入端。

如果把移位寄存器的串行输入端，和并行输出端的最后一位连接起来，还可以构成循环移位寄存器（circular shift register），用来实现循环计数功能。

串入并出串入并出形式的移位寄存器接法，可以将输入的串行数据以并行格式输出。

串行通信要求的几位数据完成输入之后，就可以在输出端的各位同时读出并行数据。

并入串出并入串出形式的移位寄存器接法，通过下图所示D1-D4并行输入段接收4位外部并行数据，而Q为串行输出的引脚。

为了将数据写入到寄存器中，写/移位控制线必须保持低电平。

写入完成，需要移位时，写/移位控制线则必须处于高电平，而且必须给予时间脉冲，每提供一个时间脉冲，向左（或向右）移动一位。

移位寄存器的串行扩展（74hc164）1. 74HC16474HC164是比较典型的移位寄存器，该移位寄存器有一个数据输入端口、一个时钟信号端口和八个输出端口。

如图1所示。

当时钟信号从低电平变为高电平的时候将输出一个数据到输出端D0，当时钟第二次由低电平变为高电平的时候将输出第二个数据到D0，而第一个数据将转移到D1端口。

依此类推，每一个时钟周期中都有一个串行数据输出到D0，而其他的数据则不断往高位移动直到所有数据传输结束。

如果不再有时钟周期输入，则这些数据将暂存在输出端。

如果需要有更多的输出端口，可以把多个74HC164串联起来用。

串联的方法如图2所示。

在上图的串联电路中，左边的锁存器D7与右边锁存器的串行数据输入端连接，当左边的锁存器D0~D7数据全部输出以后，再输入一个串行信号，左边锁存器D7数据将作为右边锁存器的输入数据并从右边锁存器D0端输出，从而实现了多个字节数据的移位锁存。

这样利用74HC164就实现了串行数据到并行数据的转换。

注意到在上面的两个图中，无论输出什么长度的数据，所需要的输入信号都只有两个，一个是串行数据输入，另一个是锁存器的时钟信号输入。

如果我们把这两个输入端口连接到单片机的两个输出端口上，其中单片机的一个端口串行输出数据，另一个端口输出时钟信号以便控制串行数据的锁存方式，那么我们就只需要两个单片机端口几乎实现任意数量的并口输出。

2. 8051串口方式0的工作原理与时序图3 串口方式0的时序8051串口方式0的时序如图所示，RXD(P3.0)为数据端，TXD（P3.1）为同步移位脉冲端，每次串行发送、接收8位数据（一帧），低位在先。

时钟为Fosc/12。

（1）发送执行任何一条MOV SUBF,#data指令时，启动内部串行发送允许，SEND置高电平，随后在TXD同步移位时钟的作用下，将数据data从RXD端移位输出。

一帧数据发送完毕时，内部发送中断请求TI有效。

要再次发送一帧时，须用软件清TI。