Bài giảng Thiết kế logic số

Thiết kế logic số là môn học kế tiếp của chương trình Điện tử số. Nội dung chính của chương trình môn học tập trung vào hai vấn đề kiến thức chính. Thứ nhất là bài toán thiết kế về mặt chức năng cho các khối số có mật độ tích hợp lớn cỡ LSI, VLSI và lớn hơn. Vấn đề thứ hai là giới thiệu căn bản về các công nghệ giúp hiện thực hóa thiết kế chức năng thành sản phẩm ứng dụng, trong đó tập trung chính vào công nghệ FPGA, một nền tảng công nghệ mới...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Thiết kế logic số HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰBỘ MÔN KỸ THUẬT XUNG SỐ, VI XỬ LÝ – KHOA VÔ TUYẾN ĐIỆN TỬ THIẾT KẾ LOGIC SỐ (Dùng cho đối tượng đào tạo chính quy hệ quân sự và dân sự) LƢU HÀNH NỘI BỘ HÀ NỘI -2011 12 LỜI GIỚI THIỆU Thiết kế logic số là môn học kế tiếp của chương trình Điện tử số. Nội dungchính của chương trình môn học tập trung vào hai vấn đề kiến thức chính. Thứnhất là bài toán thiết kế về mặt chức năng cho các khối số có mật độ tích hợp lớncỡ LSI, VLSI và lớn hơn. Vấn đề thứ hai là giới thiệu căn bản về các công nghệgiúp hiện thực hóa thiết kế chức năng thành sản phẩm ứng dụng, trong đó tậptrung chính vào công nghệ FPGA, một nền tảng công nghệ mới đã và đang pháttriển rất mạnh hiện nay. Khác với bài toán tổng hợp và phân tích trong Điện tử sốchủ yếu là bài toán cho các mạch cỡ SSI, MSI, các bài toán ở đây có hướng tớicác ứng dụng cụ thể thực tiễn với quy mô lớn hơn và buộc phải sử dụng các côngcụ trợ giúp thiết kế trên máy tính và ngôn ngữ thiết kế VHDL Chương trình Thiết kế logic số nhắm vào trang bị kiến thức cơ sở ngànhcho tất cả các đối tượng sinh viên thuộc chuyên ngành kỹ thuật Điện tử viễnthông, Điều khiển tự động. Trước khi học môn này các sinh viên này phải họcqua các môn cơ sở ngành gồm Cấu kiện điện tử, Điện tử số, Kỹ thuật Vi xử lýtrong đó hai môn đầu là bắt buộc. Thiết kế logic số là một môn học mang tính thực hành cao nên trong cấutrúc chương trình sẽ dành nhiều thời gian hơn cho thực hành thí nghiệm cũngnhư bắt buộc sinh viên khi kết thúc môn học phải thực hiện các đồ án bài tậpthiết kế cỡ vừa và lớn theo nhóm dưới dạng Bài tập lớn hoặc Đồ án môn học. Kiến thức và kỹ năng của sinh viên sẽ giúp ích rất lớn cho các bài toánchuyên ngành và Đồ án tốt nghiệp sau này bởi trong các ứng dụng xử lý số đangdần chiếm vai trò quan trọng trong các hệ thống kỹ thuật. Bên cạnh những côngcụ truyền thống là Vi xử lý, máy tính thì thiết kế phần cứng trên FPGA hoặc trênnền các công nghệ tương tự đang là một hướng phát triển mang lại hiệu năngvượt trội và khả năng ứng dụng thích nghi tốt hơn. Giáo trình chính thức cho môn học được hoàn thiện sau hơn 2 khóa đàotạo cho sinh viên hệ đào tạo dân sự, quân sự tại Học viện Kỹ thuật quân sự.Nhóm tác giả xin chân thành cám ơn sự ủng hộ nhiệt tình của lãnh đạo Khoa Vôtuyến điện tử, lãnh đạo bộ môn Kỹ thuật xung số, vi xử lý, các đồng nghiệp trongkhoa và bộ môn đã có nhiều ý kiến đóng góp quý báu góp phần hoàn thiện nộidung cho giáo trình, cám ơn anh chị em nhân viên của bộ môn đã góp nhiều côngsức cho công việc chế bản cho giáo trình. Nhóm tác giả cũng gửi lời cám ơn tới 3toàn bộ các sinh viên các khóa đào tạo bằng quá trình học tập, nghiên cứu thực tếđã có những ý kiến đóng góp giúp tác giả điều chỉnh về khung chương trình vànội dung ngày hợp lý và hiệu quả hơn. Vì thời gian hạn chế và là một môn học mới do vậy chắc chắn sẽ cònnhiều những khiếm khuyết trong giáo trình. Nhóm tác giả rất mong tiếp tục nhậnđược những ý kiến đóng góp của người sử dụng, mọi ý kiến có thể gửi về Bộmôn Kỹ thuật Xung số, Vi xử lý – Học viện KTQS hoặc vào hòm thư điện tửquangkien82@gmail.com. Hà nội 12-2011 4Mục lục LỜI GIỚI THIỆU ........................................................................................ 3 DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT .............................................. 11 Chương 1: CÁC KIẾN THỨC CƠ SỞ ..................................................... 15 1. Các khái niệm chung .......................................................................... 16 1.1. Transitor ....................................................................................... 16 1.2. Vi mạch số tích hợp ..................................................................... 17 1.3. Cổng logic .................................................................................... 18 1.4. Phần tử nhớ .................................................................................. 20 1.5 Mạch logic tổ hợp ......................................................................... 23 1.6. Mạch logic tuần tự ....................................................................... 24 1.7 Các phương pháp thể hiện thiết kế. .............................................. 25 2. Yêu cầu đối với một thiết kế logic ..................................................... 27 3. Các công nghệ thiết kế mạch logic số ........................ ...