搞電源開發也有8年多了,有些厭倦,電源方面的知識點看了很多,懂一點電源,但是縱觀電子技術領域,僅僅懂一點電源技術其實是遠遠不夠的.于是有了搞數字電路的念頭.

    之前也斷斷續續的寫了一些代碼,但總感覺是浮在表面上的功夫,對于數字電路的理解很膚淺,僅僅停留在各種邏輯門的層次.這段時間想了很多,感覺目前的自己更想學一點數字電路,更想把各類數字功能電路以及CPU的底層工作原理弄通,弄精.可能這又得花上八九年的時間了,那又如何呢?

    活著不就是不斷地折騰嗎,是不是.

    市面上鋪天蓋地的是各類功能芯片,做單片機開發的工程師應該更有體會.需要什么功能,只需要增加相應的集成芯片就行了,至于說芯片的工作原理,也就僅僅局限在技術手冊層面的理解吧.

    都知道數字電路其實就只有兩個狀態,開和關.但是幾乎所有的數字系統都是由開和關組成的,這就是數字電路的力量,也是它深深吸引我的地方.

    我想把數字電路的學習研究當作自己的業余愛好,慢慢地學,慢慢地練,一點一點的積累自己的技術,不急躁,不浮躁,打呆仗,打硬仗,這樣走下去總會有一點收獲吧.

    和諸位有此志向的朋友們共勉.

    先將準備寫的知識點羅列出來吧,這一帖想接著<<【我是工程師第四季】0和1的故事>>繼續寫.先期準備先寫一點通過三極管實現各類門電路,接著準備通過各類邏輯門電路組建常規的功能電路,諸如計數器,加法器,鎖存器,觸發器,存儲器,譯碼器,移位寄存器,存儲器等數字電路,最終目的是想通過各類邏輯電路搭建出一個簡易的CPU出來.

    工程量非常大,權當自己的業余愛好,這樣沒有壓力,應該可以長久的堅持下來.

    邏輯門電路搭建CPU，目前主流的方法是通過FPGA實現，需要掌握VERLOG語言，直接用邏輯門電路制作CPU周期長，費時費力。不過我還是想先用邏輯門電路搭出來，這樣對于底層的原理會理解的更加透徹深刻。

    先從最基本的邏輯門電路的實現開始吧，有興趣的朋友可以一起學習。越來越覺得把電子技術當作愛好比當作謀生的手段能夠走的更遠，走的更長。

    三極管組成的與門電路，和之前的二極管以及繼電器組成的與門電路類似，只是實現的手段不同而已，其實原理大同小異。

    三極管組成的或門電路，如下圖所示：

    三極管非門電路以及時序圖如下所示：

    歡迎大家一起討論學習數字電路的知識點，以前我認識的工程師給我灌輸的觀點是模擬電路難學，數字電路簡單。其實真實的情況并不是如此，數字電路個人認為非常的繁瑣，和模擬電路比較，有過之而無不及。簡簡單單的兩個狀態開和關或者說零和一就可以幾乎囊括了電子世界的大半個江山，這簡單嗎，很顯然不簡單。說數字電路簡單的朋友，其實大多數人對于數字電路的理解僅僅是門外漢都算不上的層次。

    廣大的電源工程師其實很多人都不懂數字電路，至于底層驅動的編程，CPU結構的理解，RSIC架構和CSIC架構的區別，不同指令集的理解等等，其實幾乎都不懂，很多人連涉及的層次都達不到，僅僅是根據自己的理解就大言不慚的告訴新手們，數字電路簡單。個人覺得這是對廣大新手能力的扼殺，同時也是對剛入門的新人的極大的不負責任。

    接下來準備寫點用邏輯門組成的時序邏輯和組合邏輯電路，常規的各類觸發器等等。慢慢寫，學習鴻哥好榜樣，用一輩子的時間去學習，去寫帖子，寫高質量的帖子，幫助更多的迷茫的新人們，同時也希望諸多老鳥們能一起加入進來共同討論學習，謝謝。

    曾經的我很迷茫，也理解新手們剛步入這個行業的痛楚，希望通過自己的努力能夠將電子技術寫的通俗大眾一點，幫助更多的后來者掃清入門階段的障礙。限于自己的水平，我自己遇到很多問題，也是邊寫邊學邊練。我想只要勤奮，總能在電子技術有所收獲吧。

    努力，和有志于電子技術行業的朋友們共勉。

自帶板凳坐下來慢慢聽講，據說懂的越多的人覺得自己不懂的事物也越來越多，唉！人吶，真是在自尋“”煩惱“”，可是也真又樂在其中。最近的中興事件就是因為CPU的事情，芯片都依賴國外，誰之過。我也好奇芯片的最基礎是咋樣的，且聽樓主細細道來....

    謝謝你，你的回帖給了我很大的動力，謝謝。吾身有涯愿無涯。

    繼續更新。之前講解了通過三極管，二極管等器件構建門電路。接下來開始正式講講數字電路。

    數字電路的基礎部件是門電路，而常規的門電路不過三種而已，與或非。考慮到器件的制造工藝以及批量化生產等諸多問題，真正應用較多的門電路是與非門以及或非門。通過與非門或者是或非門便可以組合出數字電路中的任意功能模塊電路（時鐘電路除外），很奇妙，也很好玩。所謂大道至簡，應該便是此理。

    首先將與門電路進行了仿真測試，通過設定輸入時序邏輯來控制輸出端的狀態，輸入和輸出的狀態關系表明與門電路一項重要的應用功能，那就是使能功能，同時也表明了與門電路另一項功能，位與邏輯功能。

    接下來是或門邏輯電路，輸入端的邏輯電平也進行了設置，從而控制輸出端的邏輯狀態。或門應用較廣的功能為位或功能，實現寄存器的按位或變化。

    繼續更新。

    最近一直在出差中，帖子的更新只能抽空進行了。今天主要講的電路是非門電路。非門電路從邏輯控制的角度看就是輸入和輸出反相而已，實際工程應用中，非門電路作用非常大。通過非門電路可以實現自激振蕩電路（方波時鐘信號），和與門以及或門組成與非門及或非門，用作緩沖器，使能控制端等等。

    針對與，或，非門再進行一些補充吧。

    先說與門，之前帖子中提到與門有一項比較重要的作用就是作為使能端口的應用。其實原理很簡單，最直觀的方法是觀察與門的真值表便可一目了然。

    與門相當于乘法運算，有零即為零，全一才初一。作為雙輸入與門，如果其中一個門作為使能端，一直處于低電平狀態，另一個輸入端口不管是何種狀態，輸出固定為零。當使能端口置一，另一輸入端口則可以將數據輸送至輸出端口。

    上述與門使能電路，其使能端口為低電平使能，如果需要高電平使能如何處理呢，很簡單，前級加入一個非門電路即可解決這一問題。

    明天抽時間內給大家講講三態門的原理。

    繼續更新。今天講講譯碼器的原理。

    譯碼器，顧名思義就是翻譯編碼的作用，說的專業點，就是可以將n位輸入碼轉換為2^n的輸出碼，說的通俗點就是能夠用較少的信號位表示較多的信號碼。為什么這樣做呢，集成芯片中，我們知道可謂寸土寸金，通過譯碼器可以節省很多的信號走線，極大的節約了芯片內的空間，是不是很有意思？

    先給大家來個簡單一點的譯碼器，一二譯碼器。也就是說通過一個電信號可以表示兩個信號，原理很簡單，其實就是個非門而已。

    接下來升級一下，來個相對復雜一點的譯碼器，二四譯碼器。由該電路的名稱即可知道該譯碼器可以將兩個位信號表示為四種不同的狀態信號。

    通過上述我個人的理解描述以及電路時序圖，譯碼器的原理應該說是比較明朗了，本質思想就是想通過較少的電路信號表示相對較多的電信號，降低信號線的條數，達到節省電路面積的作用，就這么簡單。

    接下來考慮將使能電路和譯碼器電路結合起來。只有帶使能端口的譯碼器以及其他的功能數字電路才算是真正完整的數字電路。

    繼續更新。

    講講帶使能端口的二四譯碼器吧。結合我之前帖子中提到的，通常使用與門作為使能端口，這次也不例外。原理其實很簡單，就是在二四譯碼器的后級再加一級與門端口即可。當使能端口為1低電平時，譯碼器的輸出不動作，當使能端口為高電平時，正常輸出。但是這樣的后級電路其實并不算完美，如果后級加上三態門電路就完美了。使能端口為高電平時，譯碼器正常輸出，當使能端口為低電平時，譯碼器輸出端為高阻態，也就是斷開狀態。

    如果想讓使能端口低電平有效則需要在使能端口再接入一級非門電路即可，是不是覺得很簡單呢？變來變去，其實還是與門，非門，的不同組合而已，是不是呢，各位看官。

    繼續更新，上一帖講解了譯碼器，接著就得講講編碼器了。

    編碼器的原理相當于是譯碼器的逆過程，也就是將2^n的位碼轉換為n位的輸出碼。在信息的傳輸過程中，經常涉及到編碼的過程。雖然原理很簡單，但是真正應用都得時候，這是一門非常大的學問。比如在編碼的過程中實現加密，信息傳輸過程中為防止掉包現象，需要加入校驗位等等操作，那是相當的繁瑣。

   我在這里僅僅講一點基本的編碼器的邏輯實現方式，方便大家理解CPU的編碼原理，先給大家來個簡單的編碼器，四二編碼器：

    

    接下來講講八三編碼器，顧名思義就是將八位輸入碼轉換為3位輸出碼。八三編碼器，我這里采用了兩種邏輯電路實現方式，一種是或非門，另一種是非門和與非門組合實現。

    下圖所示為或非門實現的八三編碼器：

    采用非門以及與非門實現的八三編碼器，如下圖所示：

我也總在想CPU內部到底是啥樣的，時鐘和CPU是怎么運作的。真正核心應該是不是時鐘啊，時鐘不工作一切都玩完。設計處理器是不是第一步就從時鐘啟動開始，然后根據這個節奏設計其他邏輯和運算.....腦洞大開.......

    CPU由五大機構組成  輸入，輸出，控制，存儲，運算。其中控制部分最重要，控制的核心就是時序邏輯，也就是你說的時鐘的問題。

    繼續更新。

    今天講講特殊的編碼器，帶優先權的編碼器。看到優先權三個字是不是浮想聯翩。對的，就是那個意思，該類編碼器中輸入端口有優先級順序，優先級高的端口不需要考慮其他端口的參數，它說了算。我是老大我怕誰。下面以簡單的四二編碼器為例，不多解釋，直接上電路圖：

    其中D3的優先級別最高，其余優先級依次遞減，輸出端OUT_0和OUT_1為輸出端口，當輸出端口有高電平輸出時，有效位端口輸出1，表示該編碼器輸出位有效。

    今天抽時間講講多路復用器的工作原理吧。在CPU中，有三大總線，分別是數據總線，控制總線，地址總線。由于CPU內部的控制部件很多，涉及到的數據的傳輸也非常復雜，為了節省資源，不可能每個功能模塊都配相應的傳輸線路，怎么解決這個問題呢。兩種思路，第一就是通過三態門將不同的工作模塊與總線相連。哪個模塊需要傳輸數據時，就相應的將這一模塊通過三態門連接到傳輸總線上。第二種方法就是多路復用技術，通過控制多路復用器的連接端口，在不同的時刻允許對應的端口與傳輸總線連接，實現數據的傳輸。

    三態門和多路復用器的區別是，三態門的傳輸方式可以實現數據的輸入和輸出，也即是雙向傳輸，而多路復用器一般只可以用于單向的數據輸出。