看懂时序波形图
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1、术语解释Tco对于任何一个时序器件,从时钟触发开始,到器件的输出端输出有效信号为止的这段时间,称为Tco。
缓冲延时(buffer delay)对于任何一个时序器件,其结构基本都包括内部逻辑电路和输出缓冲器,如图1-1是一个典型的结构图。
图1-1、典型时序器件结构图输出缓冲的作用是保存输出数据,以及一些电气参数的匹配,比如逻辑模块输出的信号为差分,而输出管脚要求为单端,则需要输出缓冲进行差分到单端的转换。
一些器件也会有输入缓冲器,由于延时的计算是以有效时钟触发为始端,所以这里不在讨论。
由此可见,Tco包括了输出缓冲之前的延时和输出缓冲延时两部分。
传播延时(propagation delay)信号从器件输出后就要经过传输线进行传输,信号在传输线上的延时就称为传播延时。
它只与信号传输速度和线长有关。
飞行时间(Flight time)飞行时间是,接收端的信号电平达到输出端信号电平所需的时间,这里的信号电平是指设计者所关心的信号点,记为Vmeas。
大多数的时序设计里,我们更关心的参数是飞行时间而不是传播延时,包括最大飞行时间和最小飞行时间。
飞行时间包含了传播延时和信号上升沿变化这两个因素。
图1-2为传播延时和飞行时间波形图,红线为接收端波形,黑色为输出端波形。
图1-2、传播延时和飞行时间在较轻的负载(如单负载)情况下,驱动端的上升沿几乎和接收端的信号的上升沿平行,所以这时候平均飞行时间和传播延迟相差不大;但如果在重负载(如多负载)的情况下,接收信号的上升沿明显变缓,这时候平均飞行时间就会远远大于信号的传播延迟。
这里说的平均飞行时间是指Buffer波形的Vms到接收端波形Vms之间的延时,这个参数只能用于时序的估算,准确的时序分析一定要通过仿真测量最大/最小飞行时间来计算。
最小飞行时间(或称First Switch Delay)和最大飞行时间(或称First Settle Delay)则是指接收端信号第一次达到参考信号电平和最后一次达到参考信号电平作用的时间。
高中物理波形图技巧在物理学中,波形图作为一种重要的图表,经常被用来描述不同的现象。
它的用途可以从最简单的描述物体运动的位置函数到更加复杂的电磁场在时间推移中变化的状态。
通过波形图,我们能够清楚地观察到物体运动轨迹,对于解决物理问题也有很大的帮助。
就这样,高中物理中的波形图技巧也渐渐变得重要起来。
首先,要正确看懂一条波形的信息,必须要熟悉波形图的基本结构,并熟悉每个概念的含义。
一张波形图上通常有两个坐标轴,一个代表时间,另一个则代表实际的物理量的变化状态,比如说力的大小,电势的变化等等。
还有一些辅助线,比如平行线、极值斜线、拐点线等等,主要用来描述或者标记某些特定的位置或物理量特征。
其次,当处理波形图,学生们需要充分利用一些特殊的技巧,以更加深入地理解波形图上表达的信息。
比如说,通过比较波形图上的拐点和转折点,可以大致分析出物体运动的单调性,如上升段、下降段和传送段等,进而可以得到物体的当前位置及其变化的速率,从而更加清楚地描述物体运动的路径。
另外,我们可以进一步深入到力学中去,通过分析拐点的坡度,来得出物体某一时刻的加速度以及力的大小等。
此外,我们还可以通过绘制以力大小为横轴,以位移为纵轴的力位移曲线,来分析不同力下物体受力情况,甚至可以通过力位移曲线上的拐点,来推断出物体处于稳定状态或者非稳定状态。
最后,在处理波形图的时候,学生也要学会用数学和物理的方法来分析波形图上的信息。
比如在力学中,我们可以通过积分和微分,来获得物体在某一时刻的加速度和力;在电磁场中,我们可以利用傅里叶变换或者快速傅里叶变换,来研究波形图上物理量的频率和波形分析。
总之,高中物理波形图技巧是非常重要的。
它不仅可以帮助学生更清晰地理解波形图表达的信息,而且还可以帮助学生利用数学和物理的方法,来分析和利用波形图的信息,更加完善和深入地进行物理研究。
使用这些技巧,我们就可以更好地解决物理问题,从而更加深入地了解令人着迷的物理世界。
用波形图法分析时序逻辑电路摘要:时序逻辑电路在现代电子工程中扮演着重要的角色,它由一组基本电子元件构成,可以存储、处理和传输信号。
本文通过波形图法来分析时序逻辑电路的工作原理和时序行为,详细介绍了时序逻辑电路设计中的一些关键问题,如时钟信号的生成、时序运算的实现、状态转移的控制等。
通过实验结果的分析,本文证明了波形图法在分析时序逻辑电路中的有效性和应用价值。
关键词:时序逻辑电路,波形图,时钟信号,状态转移,应用价值。
正文:一、时序逻辑电路的概述时序逻辑电路是指电子系统中的一类电路,其功能是在一定的时序条件下进行信号的存储、处理和传输,实现特定的系统任务。
时序逻辑电路主要由触发器、计数器、状态机等基本电子元件构成。
二、波形图法的原理和应用波形图法是一种图形化的分析方法,它可以直观地表示出时序逻辑电路中信号的变化规律。
波形图法的基本原理是将时序信号波形按时间轴排列,并用线段连接各个波形点,形成一个连续的曲线。
在分析时序逻辑电路时,波形图法可以用来研究电路的工作原理、时序行为和时序参数等。
通过合理的波形图设计和分析,可以有效地发现和排除时序逻辑电路中的故障和问题,提高电路的可靠性和稳定性。
三、时序逻辑电路设计中的重点问题在时序逻辑电路的设计和实现中,存在一些重点问题需要特别关注。
例如,时钟信号的生成和稳定性、时序运算的实现以及状态转移的控制等。
时钟信号的生成:时钟信号是时序逻辑电路中的重要信号之一,它用来同步电路各个部件的工作,保证电路的正确性和可靠性。
时钟信号的生成可以通过基本的RC振荡电路或者晶体振荡器实现。
时序运算的实现:时序逻辑电路中的时序运算是指通过各种基本电子元件实现时序信号的比较、计数、累加、判断等运算,以完成特定的系统任务。
时序运算的实现需要进行电路的精确设计和匹配,以保证电路的正确性。
状态转移的控制:时序逻辑电路在处理信号时需要进行状态转移,状态转移可以通过各种方法实现,例如使用计数器、状态机等。
时序逻辑电路的状态图与状态表分析方法时序逻辑电路是一种在特定时间下根据输入信号的状态而改变输出信号的电路。
对于复杂的时序逻辑电路,为了更好地理解和分析其行为,我们可以使用状态图和状态表这两种分析方法。
一、状态图分析方法状态图是时序逻辑电路的状态及其转换之间关系的图形化表示。
它通常由一个或多个状态框和状态转换线组成。
1. 状态框:状态框代表一个特定的状态,一般用一个圆形或椭圆形表示,内部标识状态的名称。
2. 状态转换线:状态转换线表示状态之间的转换关系,一般用带箭头的直线表示。
箭头指向的状态表示由当前状态经过某个输入信号的改变而转换到的新状态。
绘制状态图的步骤如下:1. 根据时序逻辑电路的功能和要求,确定可能存在的状态数量及其命名。
2. 确定输入信号的类型和数量,并将其标记在状态图中。
3. 分析每个状态与输入信号之间的状态转换关系,并将其用状态转换线表示。
4. 绘制出完整的状态图。
通过观察状态图,我们可以清楚地了解时序逻辑电路的状态之间的转换关系,并可以判断其行为是否符合设计要求。
二、状态表分析方法状态表是一种简洁而直观的分析方法,它是将时序逻辑电路的各个状态及其输入信号和输出信号以表格形式表示出来。
状态表可以清晰地展示电路的状态转换规律。
状态表的组成如下:1. 状态列:表示电路的各个状态。
2. 输入列:表示输入信号的情况。
3. 输出列:表示输出信号的情况。
绘制状态表的步骤如下:1. 确定输入信号及其取值范围,并编写对应的输入列。
2. 确定状态之间的转换关系,并记录在状态表的状态列中。
3. 分析每个状态下的输出信号,并在输出列中进行记录。
通过状态表的分析,我们可以准确地了解每个状态下输入信号和输出信号的对应关系,并可以找出其中的规律,以进一步优化电路的设计和实现。
综上所述,时序逻辑电路的状态图与状态表分析方法是两种常用且有效的分析工具。
通过状态图和状态表的绘制和分析,我们可以更好地理解时序逻辑电路的行为,并能够进行合理的电路设计和调试。
plc时序图怎么看时序图是描述设备工作过程的时间次序图,也是用于直观分析设备工作过程的一种图形。
如电子技术中的触发器、定时器、计数器等均用时序图来描述其工作原理。
在plc顺序控制设计法编制梯形图程序时往往是先画出时序图,再根据时序图设计流程图,再按流程图编制梯形图程序。
下面让我们来看看plc时序图是怎么样的,相关指令又有什么用。
时序图的指令大致分为置位和复位指令、脉冲输出指令以及主控指令及主控复位指令。
一、置位和复位指令:1、指令符:置位指令指令符:SET:复位指令指令符:RST:2、梯形图符号:置位和复位指令是一组功能指令,画梯形图时要用中括号或方框,且最少接一个接点后才能接母线。
如下图所示:3、指令功能:SET指令的功能:当SET指令工作的前提条件X0发生正跳变(即X0由OFF变为ON)时,SET指令使它操作的继电器Y0置位为“1”(状态变为ON)并保持。
RST指令的功能:当RST指令工作的前提条件X1发生正跳变(即X0由ON变为OFF)时,RST指令使它操作的继电器Y0复位为“0”(状态变为OFF)并保持。
SET指令的操作目标元件为Y、M、S。
而RST指令的操作元件为Y、M、S、D、V、Z、T、C。
对同一编程元件,如例中Y0等,SET、RST指令可以多次使用,且不限制使用顺序,以最后执行者有效。
RST指令可以对定时器、计数器、数据寄存器、变址寄存器的内容清零,还可用来复位积算定时器T246~T255和计数器。
二、脉冲输出指令:1、指令符:上升沿脉冲输出指令指令符:PLS;下降沿脉冲输出指令指令符:PLF2、梯形图符号:脉冲输出指令是一组功能指令,画梯形图时要用中括号或方框,且最少接一个接点后才能接母线。
如下图所示:3、指令功能:PLS指令的功能是:当X0发生正跳变时,PLS指令使指定的继电器M0产生一个扫描周期的脉冲输出。
PLF指令的功能是:当X1发生负跳变时,PLF指令使指定的继电器M1产生一个扫描周期的脉冲输出。
描述时序逻辑电路的方法时序逻辑电路是数字电路中的一种重要类型,它能够根据输入信号的时序关系产生特定的输出序列。
本文将介绍描述时序逻辑电路的方法。
一、引言时序逻辑电路是由时钟信号驱动的,它对输入信号的变化时间进行检测,并根据时钟信号的边沿触发产生相应的输出。
这种电路常用于计数器、状态机等应用中,可以实现各种复杂的功能。
二、状态图描述法状态图是描述时序逻辑电路工作过程的一种图形化表示方法。
它由状态和状态之间的转移组成,每个状态表示电路的某种特定状态,而状态之间的转移表示电路在不同状态之间的切换。
三、状态表描述法状态表是描述时序逻辑电路工作过程的一种表格形式。
它列出了电路的所有状态及其对应的输入和输出情况,可以清晰地表示电路的功能逻辑。
四、波形图描述法波形图是描述时序逻辑电路输入输出信号随时间变化的图形表示方法。
通过绘制输入输出信号的波形图,可以直观地观察和分析电路的工作过程。
五、RTL描述法RTL(Register Transfer Level)是一种描述时序逻辑电路的硬件描述语言。
它通过使用寄存器之间的数据传输来描述电路的功能和逻辑,可以方便地进行电路的仿真和综合。
六、Verilog描述法Verilog是一种用于描述数字系统的硬件描述语言,也可以用来描述时序逻辑电路。
通过使用Verilog语言,可以方便地进行电路的设计、仿真和验证。
七、状态方程描述法状态方程是描述时序逻辑电路状态转移关系的一种数学表达式。
它由当前状态、输入和下一个状态之间的逻辑关系组成,可以通过布尔代数等方法进行分析和求解。
八、流程图描述法流程图是描述时序逻辑电路工作过程的一种图形化表示方法。
它由各个状态和状态之间的转移组成,可以清晰地表示电路的运行流程。
九、状态机描述法状态机是描述时序逻辑电路工作过程的一种数学模型。
它由状态、输入、输出和状态转移函数组成,可以用来描述电路的功能和逻辑。
十、总结时序逻辑电路是数字电路中一种重要类型,它能够根据输入信号的时序关系产生特定的输出序列。
LCD1602液晶显示屏幕时序图分析
这段时间里回头看看所学的单片机知识,发现一个很严重的问题看不懂时序图!研究了一上午说说自己的结果,欢迎各位拍砖和指点!
图7.2.2是1602液晶写的时序,时序图从上到下看、从左到右看。
先说说时序图的规则:
高低电平上面的线是高电平,下面的线是低电平,如果高低交叉可能会产生高电平或低电平。
电平的走向看到低电平和高电平交叉产生电平的变化,
看到红圈花的部分,竖线那里有条横线,代表着这个选用的是高电平。
还有一种情况这种情况是高低电平一起变化,看图中横线标出了电平的变化。
现在我们了解完了规则,现在分析时序图
原图我进行了标号。
时序图从上往下看,从左往右看
1 rs 为高电平 rw 为低电平
2 载入数据db
3 始能e由低电平变为高电平
4和5 始能e由高电平转化为低电平最后数据写完。
这个就是我的理解,如果有错误或不对的地方欢迎指正。
i2c读时序波形I2C(Inter-Integrated Circuit)是一种串行通信协议,常用于连接微控制器和外设,如传感器、存储器等。
在I2C读取数据时,通常包括以下时序波形:1. 起始条件(Start Condition):主设备发出一个低电平的起始信号(S),表示要开始一次通信。
_____S |_______|2. 地址和读取位(Address and Read Bit):主设备发出设备地址和读取位。
设备地址用7位二进制表示,读取位为0表示要进行写操作,为1表示要进行读操作。
主设备发送:____ ___ _ _ _ _ _S | |R/W|A6|A5|A4|A3|A2|A1|_| |_|_|_|_|_|_|__|__|__|从设备响应:如果有与设备地址匹配的从设备存在,则从设备回应一个低电平的应答信号(ACK),表示它存在并准备好进行通信。
_____S | |_| ACK |3. 数据传输(Data Transfer):主设备发送数据给从设备,或者从设备将数据发送给主设备。
主设备发送数据:____ ___ _ _ _ _ _ ___ _ _ _ _ _S | |R/W|A6|A5|A4|A3|A2|A1|D7|D6|_| |_|_|_|_|_|_|__|__|__|__|主设备接收应答:如果从设备成功接收到数据,则从设备发送一个低电平的应答信号(ACK)给主设备。
从设备发送数据:____ ___ _ _ _ _ _ ___ _ _ _ _ _S | |R/W|A6|A5|A4|A3|A2|A1|D7|D6|_| |_|_|_|_|_|_|__|__|__|__|___________________S | |_| |4. 停止条件(Stop Condition):主设备发出一个高电平的停止信号(P),表示通信结束。
______S |__|以上是I2C读取数据时的典型时序波形。
实际应用中,时序波形可能会有所变化,取决于具体的设备和通信协议的要求。
时序分析和时序约束在很多朋友看来是FPGA设计中的“高级”技术,是可以“明天再学”的功课。
想一想,我们设计的每一个正确运行的数字电路在每一个ps内都正在我们有意或者无意设定的时序约束范围内运行着——时序分析这门所谓“高级”的技术,体现的正是数字电路运行的基本原理。
我们今天放弃学习的科目,正是我们最需要学习的“基本”技术。
我学习时序分析和约束只是刚刚入门。
从我学习时序分析的经历看来,学习使用时序分析工具并不难,有文档可以参考,有例子可以实践,EDA工具本来就是方便设计者使用的,好学好用是理所应当的;理解时序分析的概念和原理确实有一定难度,强记几个公式不难,依样画葫芦把数值代入公式得到与时序分析结果相符的数值也是小学水平,可是在实践中,却总是难以理清这些数值之间的关系,“打哪儿指哪儿”容易,“指哪儿打哪儿”太难。
知其然而不知其所以然,这是我最初面对那些时序分析计算结果时的感受。
带着这样的感受,我一直徘徊在时序分析技术的门外。
直到最近一段时间以来,才逐渐摆脱了这种不踏实、不自信的感受。
这是得益于反复观察和分析TimeQuest中的Waveform视图。
从这一自学过程中,总结出学习时序分析原理的一个关键点:在脑海中建立时序分析公式与实际电路物理属性之间的映射关系。
建立了这种映射关系,才能理解时序分析公式的意义和来历,才能做到知其所以然,才能做到定性和定量地分析电路的时序性能。
时序波形图是建立这一映射关系的好帮手。
波形图对于理解电路运行时序的重要性,恐怕所有做过仿真的朋友都深有体会。
为什么波形图如此重要,因为硬件电路是并行运行的。
即使一个最简单的同步电路中也会有两个以上的信号在同时变化和相互作用。
人脑并不擅长处理并行过程,这需要太多的内存来记忆中间变量,需要太多的循环来更新这些变量。
人的注意力很难保持太长时间,稍不留神,头脑中的并行仿真过程就失败了。
这也是为什么我们需要仿真工具的原因,保留我们的精力去做更重要和更具创意的事,让电脑代替人脑做我们不擅长的工作。
在网上常见的讲解时序分析概念的文章中,最常见到的是电路的时序路径图,即一条时序路径是由哪些基本传播路径组成的。
这样的时序路径图只能定性地示意时序分析公式的原理,难以定量地辅助设计者完成时序分析公式的计算。
在这样的学习过程中,我的思维直接从电路图跳跃到了公式,缺少了一个中间环节——波形图。
这是造成我知其然不知其所以然的原因。
我上面分析了波形图对于定量理解电路行为的重要性,那么为什么这些文章中不包含一幅波形图呢?原因很简单,不容易画。
正如电路仿真需要EDA一样,把一幅波形图画得清晰准确也需要电脑的辅助。
TimeQuest中自动生成的时序波形图很好地解决了“缺少波形图”这一自学时序分析原理过程中的问题。
在TimeQuest中,时序波形图与时序分析公式是一一对应的,看着波形图去逐项理解时序分析公式中的各个元素是再容易不过了。
在下面这幅时序波形图中,我们可以看到10个波形,相应地表示了10组电路物理属性之间的关系。
对于缺少训练的头脑(我的头脑就是其中之一)来说,包含这么多信息的波形是很难在思维中模拟出来的。
这些波形准确地表示了实际电路的物理特性,至于是否能够清晰地反映电路的时序关系,还需要读者逐君自己花些力气。
人脑不擅长模拟复杂的并行时序关系,这是事实。
不过话又说回来,上面这幅波形图也没有太复杂到哪里去。
看懂它不是难事,只要加以练习,掌握它甚至在设计和分析电路的思维活动中灵活使用它也不会太难。
我们这些逻辑设计工程师已经花费了很多时间在“基本功”的学习和熟练上,在这门既“基本”又“高级”的功夫上也不应该太惜力啊!。