8.2.1时钟信号描述

8.2.1　时钟信号描述

众所周知，在时序逻辑电路中，驱动信号就是时钟信号，时序逻辑电路只是在时钟信号边沿到来时，它的状态才会发生改变。因此，在时序逻辑电路中时钟信号是非常重要的，它是时序逻辑电路的执行条件和同步信号。

由于时钟在时序逻辑电路中的重要性，因此在用VHDL描述时序逻辑电路的时候，时钟信号的描述就显得十分重要。时序逻辑电路常常采用时钟进程的形式来进行描述，也就是说，在时序逻辑电路中进程的敏感信号是时钟信号。

1．时钟作为敏感信号的描述方式

在用VHDL描述时序逻辑电路的时候，时钟作为敏感信号的描述方式有两种：在进程的敏感信号表中列出或在WAIT语句中描述。

（1）时钟信号直接在进程的敏感信号表中列出

在这种情况下，时钟信号应作为敏感信号，显式地出现在PROCESS语句后面的敏感信号表括号中，如例8-1所示出现在PROCESS语句后面的敏感信号表括号中。

【例8-1】时钟信号在进程的敏感信号表中列出

（2）时钟信号在WAIT语句中描述，在进程的敏感信号表中不列出

在这种情况下，描述时序电路的进程将没有敏感信号表，而是用WAIT语句来控制进程的执行。也就是说，进程通常停留在WAIT语句上，只有在时钟信号到来，且满足边沿条件时，进程才继续往下执行。例8-2给出了WAIT语句带时钟的几种描述方式。

【例8-2】时钟信号在WAIT语句中的描述描述方式1：

描述方式2：

描述方式3：

2．时钟边沿的描述

在时序逻辑电路中，时钟是采用边沿来触发的，因此VHDL对时钟边沿的描述就非常重要。时钟边沿的描述通常采用VHDL中的预定义属性来完成。时钟边沿分为上升沿和下降沿。

（1）时钟的上升沿描述

时钟上升沿的物理意义是指时钟信号的逻辑从“0”变到“1”。时钟上升沿波形与时钟信号属性的描述关系如图8.1所示。

图8.1　时钟上升沿及其属性

从图8.1中可以看到，时钟信号起始值为“0”，故其属性值clk’LAST_VALUE='0'；上升沿的到来表示发生了一个事件，故用clk’EVENT表示；上升沿以后，时钟信号的值为“1”，故其当前值为clk＝'1'。于是，表示上升沿到来的条件可写为：

时钟上升沿的描述有多种形式，集中列举如例8-3所示。

【例8-3】时钟上升沿的描述

描述方式1：

描述方式2：

描述方式3：

描述方式4：

描述方式5：

（2）时钟脉冲下降沿描述

时钟下降沿的物理意义是指时钟信号的逻辑从“1”变到“0”。时钟脉冲下降沿波形与时钟信号属性的描述关系如图8.2所示。此时clk’LAST_VALUE='1'；时钟信号当前值为clk='0'；下降沿到来的事件为clk’EVENT。这样表示下降沿到来的条件可写为：

图8.2　时钟下降沿及其属性

时钟下降沿的描述同样有多种形式，集中列举如例8-4所示。

【例8-4】时钟下降沿的描述

描述方式1：

描述方式2：

描述方式3：

描述方式4：

描述方式5：