時(shí)間的重要性不言而喻，加上時(shí)間這個(gè)維度就如同X-Y的平面加上了一個(gè)Z軸，如同打開(kāi)了一個(gè)新的世界。所以今天我們就要來(lái)聊聊時(shí)序電路。

在時(shí)序電路中，電路任何時(shí)刻的穩(wěn)定狀態(tài)輸出不僅取決于當(dāng)前的輸入，還與前一時(shí)刻輸入形成的狀態(tài)有關(guān)。是不是有點(diǎn)繞？這樣，下次當(dāng)你和對(duì)象吵架時(shí)，她把以前各種舊賬翻出來(lái)一起算的時(shí)候，你別急著還嘴，趕緊趁機(jī)溫習(xí)一下時(shí)序電路的概念，也許你想著想著就笑了。

總之……時(shí)序電路是有記憶功能的，因此可以設(shè)計(jì)成儲(chǔ)存電路用來(lái)保存信息。常用的存儲(chǔ)電路有兩類(lèi)：一類(lèi)采用電平觸發(fā)，我們稱(chēng)為鎖存器（Latch）；另一類(lèi)通過(guò)邊沿信號(hào)觸發(fā)，也就是觸發(fā)器（Flip-flop）。中文譯法經(jīng)常有一種不明覺(jué)厲的感覺(jué)有木有。

事實(shí)上，觸發(fā)器的工作原理并不復(fù)雜。首先我們來(lái)看圖1。

圖1 D觸發(fā)器框圖和內(nèi)部門(mén)電路結(jié)構(gòu)

圖1所示的是一個(gè)D類(lèi)觸發(fā)器的框圖和內(nèi)部門(mén)電路結(jié)構(gòu)。框圖中輸入端的三角形代表著時(shí)鐘信號(hào)邊沿觸發(fā)方式。同學(xué)們可以通過(guò)門(mén)電路結(jié)構(gòu)研究D類(lèi)觸發(fā)器的工作原理，在這里我們直接給出它的狀態(tài)特性表：

其中，向上的箭頭表示時(shí)鐘信號(hào)從低升至高電平時(shí)觸發(fā)有效；反之，從高電平降至低電平的邊沿觸發(fā)方式則由向下的箭頭表示?，F(xiàn)在我們給出D類(lèi)觸發(fā)器的Verilog代碼：

module dff2
  (                                             
     input clk,d,                 
     output reg q,
     output wire qbar
  );

    assign qbar = ~q;
    always @(posedge clk)   // 只有clk上升沿時(shí)刻觸發(fā)
       q <= d;             // 只有當(dāng)觸發(fā)生效時(shí)，才將d的值賦予給q
  endmodule

上述代碼的意思差不多等效于：你不起床就別想讓我起床。就算你起床了，如果沒(méi)把早餐做好，我還是不起床。

現(xiàn)在，我們已經(jīng)有了代碼，如何在小腳丫上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?zāi)?？其他的好說(shuō)，問(wèn)題是我們要處理一下時(shí)鐘信號(hào)的問(wèn)題，也就是代碼中的clk變量。

通常，輸入變量clk直接會(huì)被指定到小腳丫的板載時(shí)鐘信號(hào)上。不過(guò)，小腳丫的固定時(shí)鐘信號(hào)頻率為12兆赫茲，比人眼能分辨出的頻率快近幾十萬(wàn)倍，所以我們根本不可能觀察到任何變化。

在我們學(xué)習(xí)時(shí)鐘分頻之前，觀察本次實(shí)驗(yàn)的最好辦法，就是通過(guò)手動(dòng)時(shí)鐘信號(hào)。因此，我們將變量分配至小腳丫的以下管腳：

理論上說(shuō)，將上述程序及管腳分配導(dǎo)入至小腳丫后，可以通過(guò)調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)SW1和SW4來(lái)觀察q和qbar的狀態(tài)（L1和L2）。

我知道很多人手里沒(méi)有小腳丫，并且也懶得去www.stepfpga.com上購(gòu)買(mǎi)，所以我就拋一個(gè)問(wèn)題讓大家隔空思考一下（才知道微信把公眾號(hào)留言功能給關(guān)閉了）：假如說(shuō)，這個(gè)程序在仿真上的結(jié)果是正確的，但是導(dǎo)入小腳丫之后就不正常工作了，你覺(jué)得會(huì)是什么原因？