實驗11：RS觸發器

• （1）熟悉和掌握FPGA開發流程和Lattice Diamond軟件使用方法；
• （2）通過實驗理解和掌握RS觸發器原理；
• （3）學習用Verilog HDL語言行為級描述方法描述RS觸發器電路。

本實驗的任務是描述一個RS觸發器電路，并通過STEP FPGA開發板的12MHz晶振作為觸發器時鐘信號clk，撥碼開關的狀態作為觸發器輸入信號S,R，觸發器的輸出信號Q和非Q，用來分別驅動開發板上的LED，在clk上升沿的驅動下，當撥碼開關狀態變化時LED狀態發生相應變化。

基本RS觸發器可以由兩個與非門按正反饋方式閉合構成。通常將Q端的狀態定義為鎖存器的狀態，即Q=1時，稱為鎖存器處于1的狀態；Q=0時，稱鎖存器處于0的狀態，電路具有兩個穩態。電路要改變狀態必須加入觸發信號，因是與非門構成的基本RS觸發器，所以，觸發信號是低電平有效。非Rd和非Sd是一次信號，只能一個個加，即它們不能同時為低電平，因為會有邏輯矛盾（Q == 非Q）。

用數據流描述實現的RS觸發器
程序清單rsff.v
<code verilog> module rsff

 ( 
  input wire clk,r,s,			//rs觸發器輸入信號		
  output reg q,				//輸出端口q，在always塊里賦值，定義為reg型
  output wire qb				//輸出端口非q
 );
 assign qb = ~q;
 always@(posedge clk)
begin
	case({r,s})
		2'b00:  q <= q;      //r,s同時為低電平，觸發器保持狀態不變
		2'b01:  q <= 1'b1;	   //觸發器置1狀態
		2'b10:  q <= 1'b0;   //觸發器置0狀態
		2'b11:  q <= 1'bx;   //r,s同時為高電平有效，邏輯矛盾，觸發器為不定態
	endcase
end
endmodule
</code>

仿真文件rsfftb.v

  `timescale 1ns/100ps    //仿真時間單位/時間精度
   module rs_ff_tb();       
    reg    clk,r,s;         	//需要產生的激勵信號定義
    wire   q,qb;      	  //需要觀察的輸出信號定義
    //初始化過程塊
    initial
    begin
	  clk = 0;
	  r = 0;
	  s = 0;
	  #50
	  r = 0;
	       s = 1;
	  #50
	  r = 1;
          s = 0;
	  #50
	  r = 1;
	       s = 1;
	  #50
	  r = 0;
	       s = 1;
    end
   always #10 clk = ~clk;      //產生輸入clk，頻率50MHz
   //module調用例化格式
   rs_ff  u1 (      //rs_ff表示所要例化的module名稱，u1是我們定義的例化名稱
		.clk(clk),     //輸入輸出信號連接。
		.r(r),
		.s(s),
		.q(q),    //輸出信號連接
		.qb(qb)   
             );
  endmodule

1. 打開Lattice Diamond，建立工程。
2. 新建Verilog HDL設計文件，并鍵入設計代碼。
3. 綜合并分配管腳，將輸入信號clk,r,s分配至撥碼開關，將輸出信號q,qb分配至板卡上的LED。clk/C1,r/M7,s/M8,q/N13,qb/M12
4. 根據仿真教程，實現對本工程的仿真，驗證仿真結果是否與預期相符。
5. 如果仿真無誤，構建并輸出編程文件，燒寫至FPGA的Flash之中。
6. 觀察輸出結果。

1. 仿真結果如下圖所示：
2. 實驗現象：撥動撥碼開關撥至01，led1亮，led2滅。撥動撥碼開關撥至10，led1滅，led2亮。撥動撥碼開關撥至00，保持上一個狀態。