FPGA基础——锁存器latch

一、是什么

       锁存器是一种在异步时序电路系统中，对输入信号电平敏感的单元，用来存储信息。一个锁存器可以存储1bit的信息，通常，锁存器会多个一起出现，如4位锁存器，8位锁存器。

       锁存器在数据未锁存时，输出端的信号随输入信号变化，就像信号通过一个缓冲器，一旦锁存信号有效，则数据被锁存，输入信号不起作用。因此，锁存器也被称为透明锁存器，指的是不锁存时输出对于输入是透明的。

二、锁存器与寄存器的区别：

        两者都是基本存储单元，单锁存器是电平触发的存储器，触发器是边沿触发的存储器。本质是，两者的基本功能是一样的，都可以存储数据。意思是说一个是组合逻辑的，一个是在时序电路中用的，时钟触发的。

 三、锁存器的危害：          

• 对毛刺敏感，不能异步复位，所以上电以后处于不确定的状态；
• Latch会使静态时序分析变得非常复杂；
• 在PLD芯片中，基本的单元是由查找表和触发器组成的，若生成锁存器反而需要更多的资源。

      第三条也是最基本的原因。

四、产生的原因  

      上面说了那没多只是觉得网上的没把锁存器说明白。下面的才是重点。

在时序逻辑中，不完整的 if…else… 结构并不会生成锁存器，而组合逻辑中不完整的 if…else… 结构就会生成锁存器。

1，case

2，if-------else if

3，always@（敏感信号表）

五、解决

1.case——————加default：

关于defalut的情况：一是可以 default：data=1‘bx；这个x表示未知，在综合时可以避免产生锁存器。在仿真时是红线表示。  二是 default：data=0；这样产生一个默认的情况。

2.if——————一定要有else语句。

3.always————如是说道：在赋值表达式右边参与赋值的信号都必须在always@（敏感电平列表）中列出。

如果在赋值表达式右端引用了敏感电平列表中没有列出的信号，那么在综合时，将会为该没有列出的信号隐含地产生一个透明锁存器。

4. 赋初值。

六、怎么看到锁存器

当然，ISE会对锁存提出警告。

一位网友指出：FPGA是一种基于查找表形式工作的，而锁存器相当于存在一个没有直接说明的状态，保持之前的值造成了锁存。

七、只要语句完整就不会有锁存器吗

    在很多情况下，我们希望某个值保值其原有值，既不一定是0，也不一定是1，只需要保持。比如下面代码：

always @ (a or data_in)
    if(a) 
　　    data_out=data_in;
    else 
　　    data_out=data_out;