VHDL: Le infradito

Introduzione

Un flip-flop è un circuito logico in grado di mantenere i valori delle sue uscite indipendentemente dalle variazioni dei valori di ingresso, cioè di costituire uno stato di “memoria”. Questo è l’elemento che consente il passaggio dalla logica combinatoria alla logica sequenziale.

Esistono diversi tipi di infradito: astabili, bistabili e monostabili.

Astabile: è un flip-flop che comprende 2 stati instabili e che commuta periodicamente (periodo T) e spontaneamente da uno stato
all’altro.

Bistabile: che ha due stati stabili. In logica questo si traduce negli stati logici “1” o “0”.

Monostabile: ha un solo stato stabile, l’altro stato è temporaneo.

Esistono due tipi di flip-flop: asincroni e sincroni. I flip-flop sincroni hanno un ingresso Clock, cosa che non avviene nei flip-flop asincroni.

Flip-flop asincroni
– Il bilanciere RS
– Il D Latch
Flip-flop sincroni
– Il rocker D
– L’interruttore JK

Qual è la differenza tra un flip-flop e una porta logica?

Un flip-flop è spesso composto da diverse porte logiche. Ecco un esempio con il flip-flop D:

Qual è la differenza tra un pulsante a levetta e un pulsante a scatto?

La differenza principale tra un flip-flop e un latch è che il flip-flop controlla gli input ma modifica l’output solo nei momenti definiti dal segnale di clock o da qualsiasi altro segnale di controllo, mentre il latch controlla gli input continuamente e risponde immediatamente alle modifiche di input.

Flip-flop D

Ora esamineremo un flip-flop D con reset asincrono. Per questo utilizzeremo un input dati per i dati che desideri comunicare.

Abbiamo bisogno di un clock (clk) perché è un flip-flop sincrono. Infine la funzione reset per passare i dati da d a q o per resettare il flip-flop.

Come funziona il flip-flop D?

Se il reset è 1, l’uscita q assume il valore 0.
Se il reset è 0, allora trasmettiamo il valore proveniente da d con q a ogni tick del clock.

Ecco il risultato della simulazione:

1° tick del clock: il clock è alto, così come il reset, quindi il segnale di ingresso d non può passare nel segnale di uscita q.

Flip-flop JK

Il flip-flop JK è un tipo di flip-flop bistabile, ovvero ha due stati stabili distinti. Il suo nome, “JK”, deriva dalle lettere associate ai suoi principali porti di ingresso: J e K. Quando J e K hanno valori diversi, il flip-flop JK cambia stato secondo una sequenza ben definita. Se J è alto (1) e K è basso (0), il flip-flop assumerà lo stato “SET” (1). Se J è basso (0) e K è alto (1), il flip-flop assumerà lo stato “RESET” (0). Se J e K sono entrambi alti (1), il flip-flop si alternerà tra gli stati a ogni impulso di clock.