VHDL: Varvastossut

Johdanto

Flip-flop on logiikkapiiri, joka pystyy ylläpitämään lähtönsä arvot tuloarvojen muutoksista riippumatta, eli joka käsittää ”muistitilan”. Tämä on elementti, joka mahdollistaa siirtymisen yhdistelmälogiikasta peräkkäiseen logiikkaan.

Varvastossuja on useita tyyppejä: Astable, Bstabiili ja Monostable.

Vakaa: Se on flip-flop, jossa on 2 epävakaata tilaa ja joka vaihtaa ajoittain (jakso T) ja spontaanisti yhdestä tilasta
toiselle.

Bstabiili: Kaksi vakaata tilaa. Logiikassa tämä tarkoittaa loogisia tiloja ”1” tai ”0”.

Monostabiili: Kun on vain yksi vakaa tila, toinen tila on väliaikainen.

Flip-flopseja on kahta tyyppiä: asynkroniset ja synkroniset. Synkronisissa kiikkuissa on kellotulo, mikä ei päde asynkronisiin kiikkuihin.

Asynkroniset varvastossut
– RS-rokkari
– D-salpa
Synkroniset varvastossut
– rokkari D
– JK-kytkin

Mitä eroa on flip-flopilla ja logiikkaportilla?

Flip-flop koostuu usein useista logiikkaporteista. Tässä on esimerkki D-flip-flopista:

Mitä eroa on kytkimellä ja salvalla?

Suurin ero flip-flopin ja salvan välillä on, että kiikku tarkistaa tulot, mutta muuttaa lähtöä vain kellosignaalin tai muun ohjaussignaalin määritteleminä aikoina, kun taas salpa tarkistaa tulot jatkuvasti ja reagoi välittömästi tulon muutoksiin.

Flip-flop D

Tarkastelemme nyt D-kiikkua asynkronisella nollauksella. Tätä varten käytämme tietosyöttöä tiedoille, jotka haluat viestiä. Tarvitsemme kellon (clk), koska se on synkroninen flip-flop. Lopuksi reset-toiminto siirtää tiedot d:stä q:hen tai nollata flip-flop.

Miten D-flip-flop toimii?

Jos nollaus on 1, lähtö q saa arvon 0.
Jos nollaus on 0, lähetämme d:stä tulevan arvon q:lla jokaisen kellon tikityksen yhteydessä.

Tässä on simulaation tulos:

1. kellon tikitys: Kello on korkea, nollaus myös, joten tulosignaali d ei pääse kulkemaan lähtösignaaliin q.

Flip-flop JK

JK-flip-flop on eräänlainen bistabiili flip-flop, mikä tarkoittaa, että sillä on kaksi erillistä vakaata tilaa. Sen nimi ”JK” tulee kirjaimista, jotka liittyvät sen tärkeimpiin tuloportteihin: J ja K.

Kun J:llä ja K:llä on eri arvot, JK-kiikku muuttaa tilaa tarkasti määritellyn sekvenssin mukaisesti. Jos J on korkea (1) ja K on alhainen (0), flip-flop siirtyy ”SET” (1) -tilaan. Jos J on alhainen (0) ja K on korkea (1), flip-flop siirtyy ”RESET” (0) -tilaan. Jos J ja K ovat molemmat korkeita (1), flip-flop vaihtuu vuorotellen tilojen välillä jokaisen kellopulssin kanssa.