带 D 触发器的结构 4 位环形计数器。 VHDL / GHDL

Question

我不知道如何用结构化编程来做到这一点......

“一个由 4 个 D 触发器组成的 4 位二进制计数器（带有复位信号）。”

如何连接输入/输出？

这是实体声明。 问题的核心在最后几行。

                    --FFD
            entity FFD is
            port( CLK, D, reset : in STD_LOGIC;
                Q : out STD_LOGIC
               );
            end FFD;
            
            architecture behaviour of FFD is
            begin
                process(CLK, reset)
                begin
                if reset='1' then Q<='0';  
                elsif (clk'event and clk='1') then Q<=D;
                else null;
                end if;
                end process;
            end behaviour;
        ----------------------------------------------------------  
            
        --counter

        library IEEE;
        use IEEE.std_logic_1164.all;
        use IEEE.numeric_std.all;

            entity counter is
            port(clk : in std_logic;
               reset : in std_logic;
               count : out std_logic_vector(3 downto 0));
            end entity counter;

                architecture rtl of counter is
            
            --
            component FFD 
            port (CLK, D, reset : in STD_LOGIC;
                       Q : out STD_LOGIC);
            end component;
            
            signal q0,q1,q2: std_logic:='0';
            signal q3: std_logic:='1';
            
            begin
            -- 

            ---
            inst1: FFD port map (CLK=>clk, D=>q3, reset=>reset, Q=>q0);
            inst2: FFD port map (CLK=>clk, D=>q0, reset=>reset, Q=>q1);
            inst3: FFD port map (CLK=>clk, D=>q1, reset=>reset, Q=>q2);
            inst4: FFD port map (CLK=>clk, D=>q2, reset=>reset, Q=>q3);
            inst5: count<=q3&q2&q1&q0;
            end architecture rtl;

我的问题是在这最后几行。

Answer 1

你的连接没有问题（它们正确地形成了一个环形计数器），但你不会看到很多事情发生。 复位后，所有触发器都包含零，它会随着每个时钟脉冲在环上循环，但实际上不会导致输出发生变化。 一旦您的电路开始运行（或模拟），当您声明信号时，为 q3 分配默认值“1”将被触发器的实际输出覆盖，并且通常是初始化硬件的错误方法.

您需要确保当您断言复位信号时，您的硬件会转换到适当的状态（即：设置一位，所有其他人都清除）。 一种方法是使用带有 Q3 设置输入的 FF。 如果您没有带有设置（而不是复位）信号的触发器，您可以通过在输入和输出端放置反相器来模拟一个触发器，当您应用重置。 您还可以创建一些中间信号并为 D 输入制作多路复用器以构建可加载计数器，或任何其他解决方案...

Answer 2

我认为问题出在其他地方。

我认为您的 D 触发器输出 Q 的端口方向应该为 inout（或缓冲区）而不是 out。 这是因为输出也充当输入。 我认为在进行结构建模时必须仔细观察这一点。

端口 (CLK, D, reset : in STD_LOGIC; Q : inout STD_LOGIC);

但请检查我不确定，

约翰逊计数器也是环形计数器，请参阅使用结构建模风格的约翰逊计数器的 VHDL 代码