如何读时序图
复习
- 第二十三章：了解了时钟，认识了上升沿与下降沿
TL;DR
- 时序图用横轴表示时间、纵轴表示高低电平，记录信号随时间的变化
- 读法：在某个时刻画一条竖线，线碰到的每个信号值，就是那一刻各信号的值
- 上升沿、下降沿，就是信号在 0 和 1 之间跳变的那一瞬间
正文
为什么要学“看图“
前面几章，电路图画的都是“谁和谁相连“。但时序电路不只是连对了就行，还要看信号随时间怎么变——比如时钟什么时候跳变、数据什么时候稳定。描述这种“随时间变化“的图，就叫时序图（Timing Diagram）。
它是学触发器、寄存器、总线的通用语言。这一章先把看图的本领练好，后面就轻松了。
怎么读
时序图的规则很简单：
- 横轴是时间，从左往右走
- 每一行是一个信号，纵轴只有高电平（1）和低电平（0）
- 在任意一个时刻，画一条竖直的线，它和每条信号线的交点，就是那一刻该信号的值
时刻: t1 t2 t3
时钟: _|-|_|-|_|-|_|-|_|-|_
数据: ____|-----|________|----
比如在 t2 这一刻画一条竖线：时钟是高电平、数据是 1。整张图，就是把这些时刻的取值连成一条随时间变化的波形。
上升沿与下降沿
信号从 0 跳到 1 的那一瞬间，叫上升沿；从 1 跳到 0，叫下降沿。
上升沿 ↓
___
_____| |_____
↑
下降沿
时序电路里，很多动作都发生在边沿，而不是盯着电平的高低。因为电平可以持续很久、容易被噪声干扰，而边沿只是一个瞬间，干净利落。这正是后面触发器要采用“边沿触发“的原因。
一个例子
假设有个信号 WE（写使能）和一个数据 D，规定“WE 为 1 时才把 D 存进去“。时序图如下：
D: ___|=====|_____|===|______
0 1 0 1
WE: ________|-----------|_____
↑ 存 1 ↑ 存 0
读法：第一段 WE = 1 期间，D 是 1，于是存进 1；第二段 WE = 1 期间，D 是 0，于是存进 0。其余时间 WE = 0，数据怎么变都不影响存储。
看懂这张图，下一章的触发器就水到渠成了。
思考题
如果规定“只在
WE的上升沿把D存进去“，那么上面那张图里，存储动作会发生在哪几个时刻？和“WE为 1 期间一直跟随D“相比，哪种更抗噪声？
小结
知识点
- 时序图：描述信号随时间的变化
- 读图方法：某一时刻画竖线，交点即取值
- 上升沿与下降沿
- 边沿触发为什么更抗噪声
参考资料
- Wikipedia(zh)：时序图：数字电路中的时序图
- Wikipedia(zh)：信号边沿：上升沿与下降沿
思考题答案（仅供参考）
存储会发生在每次 WE 由 0 变 1 的那一刻，也就是两个上升沿：分别存入当时的 D 值（1 和 0）。与“ WE 为 1 期间一直跟随 D “相比，边沿触发只在极短的瞬间采样，噪声只要没恰好撞上那一刻，就不会被存进去，因此更抗干扰。
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设计师 | 南国微雪