数字电路与逻辑设计组合逻辑详解
数字电路根据逻辑功能的不同而分为两大类，组合逻辑电路与时序逻辑电路。
1、何为组合逻辑电路
我们只需铭记一点就是，这种电路的输出Y只与当时的输入X有关，而与之前的输入X’无关。所以这是一个可以随输入X的变化而瞬变输出Y的电路，如果用我们的Verilog代码来表示，则可能会出现在如下语句中：
①针对wire型变量，
assign Y = X1 && X2;
②针对reg型变量，
always@(*)
begin
Y = X1 && X2;
end
2、组合逻辑电路的分析方法
对于图中的电路，我们可以容易的转换成如下逻辑表达式：
经过计算，化简，最终便得出：
然后画真值表。
最后，得出它的逻辑功能，只有当A、B、C这三个变量相同时，输出才是1。
以上电路转换成，Verilog代码来表示，则可能会是如下语句：
①针对wire型变量，
assign L = ((A == B) && (A == C) && (B == C)) ? 1’b1 : 1’b0 ;
②针对reg型变量，
always@(*)
begin
if((A == B) && (A == C) && (B == C))
L = 1’b1;
else
L = 1’b0;
end
按照往常分析逻辑电路的顺序，如下：
而在FPGA的设计中，则是与之相反。我们要根据给定的逻辑功能，设计出一个能实现该功能的最简逻辑电路。
3、组合逻辑电路的设计方法
根据给定的逻辑功能，设计出一个三人表决器，即，至少两人赞同才为1。
Verilog代码来表示，则可能会是如下语句：
①针对wire型变量，
assign L = ( A + B + C >= 3’d2) ? 1’b1 : 1’b0 ;
②针对reg型变量，
always@(*)
begin
if(A + B + C >= 3’d2)
L = 1’b1;
else
L = 1’b0;
end
给出三人表决器的真值表：
我们将L=1的结果分别取出，并相或，即可得出函数表达式。
此时，如果我们化简此式，则可得到，
最后的逻辑图也就是，
到了这里，你也许会发现，之前给出的Verilog代码而生成的RTL图和上面生成的逻辑图不一样，但是其实现的功能是一样的。
其实答案很简单，Verilog代码是行为级描述，而逻辑图是门级描述。
而我们需要弄清楚的是：
1、verilog建模方式分为：行为级和结构级，由行为级→结构级
2、行为级建模包括系统级、算法级和RTL级（程序员编写）
3、结构级也称为“门级和开关级”，包含模块实例和基本元件实例（软件完成）
这不禁引起我们的考虑，为什么要化简，同样功能的逻辑表达式，Verilog代码用到了加法器和比较器，而逻辑图只用到了简单的与、或门，因此，一个简洁的数字电路可以节省元器件、降低成本，减少元器件的故障率，提高电路的可靠性。
作为我们程序员虽然不能凡事都使用门级描述，因为这严重影响开发进度。而在使用行为级描述时，也需要尽量的简洁语言，这样会给我们自己带来更多便利。
4、竞争与冒险
首先引入一个概念，在实际电路中，输入信号通过一个门电路然后输出，它总是要有传输时间的，那么就是，门电路的传输时间，即延迟时间。
在一个组合电路中，当某一个变量经过两条以上的路径到达输出端时，由于每条路径上的延迟时间的不同，到达终点的时间就会有先后，这一现象就是竞争。
其波形图，
由上可以看出，当A经过一个非门时，会产生一小段时间的延时，而终于在L上出现一个窄脉冲信号，也就是毛刺。由于A与`A到达L输出端有先后，出现了竞争，而产生了毛刺，即出现了冒险。
到此，我们可以看到使用组合逻辑电路是有风险的，竞争与冒险，这个问题一直困扰着我们。
当然解决的办法也很简单，加一个时钟信号给它就行了，把它变成一个时序电路，让它随时钟信号有序的运行，只在某一个时刻有输入输出，这样就可以大大降低避免毛刺产生的几率。