無(wú)論是通信還是電子電路，僅發(fā)送和接收一個(gè)信號(hào)是不夠的?，F(xiàn)在的電子設(shè)備需要處理大量數(shù)據(jù)，如果每次都發(fā)送每個(gè)信號(hào)，它會(huì)非常慢，并且需要為該信號(hào)布線，從而使設(shè)備變得龐大。所以，這就有了移位寄存器的用武之地。

移位寄存器在一條線上接收傳輸?shù)?位和8位信號(hào)，并一一發(fā)送出去。反之亦然，它的作用是將海量的數(shù)據(jù)分揀到每一位，進(jìn)行轉(zhuǎn)換和傳輸數(shù)據(jù)，移位寄存器允許高速傳輸大量信號(hào)而無(wú)需大量布線。在本文中，英銳恩單片機(jī)工程師將解釋此類移位寄存器。

一、什么是移位寄存器？

正如文章開(kāi)頭介紹的那樣，移位寄存器是一種對(duì)信號(hào)進(jìn)行重新排列和轉(zhuǎn)換的器件，可以通過(guò)一根線實(shí)現(xiàn)海量信號(hào)的傳輸。　

移位寄存器是一種集成在微處理器內(nèi)部的寄存器。它用于模擬和數(shù)字電路，但一般來(lái)說(shuō)，術(shù)語(yǔ)移位寄存器通常指的是數(shù)字移位寄存器。移位寄存器的結(jié)構(gòu)是級(jí)聯(lián)幾個(gè)觸發(fā)器，觸發(fā)器是許多電路中結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單、最基本的一種邏輯電路，它保持“0”和“1”兩種狀態(tài)。

這種觸發(fā)器可以分為幾種類型，但移位寄存器中使用的是D觸發(fā)器。D觸發(fā)器在從輸入端發(fā)送 1 位信號(hào)時(shí)讀?。ㄦi存）1 位信號(hào)。數(shù)據(jù)輸入由時(shí)鐘控制，但它會(huì)保留該 1 位信號(hào)，直到添加另一個(gè)時(shí)鐘。此外，當(dāng)時(shí)鐘變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，輸出保持信號(hào)。

在移位寄存器中，這些多個(gè)D觸發(fā)器以級(jí)聯(lián)方式連接。多個(gè)信號(hào)的傳輸方式稱為并行，一個(gè)信號(hào)的傳輸方式稱為串行。需要多少觸發(fā)器取決于要保存的位數(shù)，特別是8位移位寄存器被廣泛使用。

這種移位方法可以是從左到右、從右到左和雙向的。然而，要移動(dòng)哪種信號(hào)以及如何移動(dòng)依連接方法來(lái)確定。

二、移位寄存器連接方法及其類型

移位寄存器根據(jù)輸入/輸出連接方式大致可分為四種，下面將做詳細(xì)介紹：

①串聯(lián)輸入串聯(lián)輸出類型（SISO）

串行傳輸?shù)揭莆患拇嫫鞯膇n（輸入端）和out（輸出端）并通過(guò)時(shí)鐘控制移位1位的連接類型稱為串聯(lián)輸入串聯(lián)輸出類型或SISO。

移位方向?yàn)樽蠡蛴?，這是移位寄存器的最基本形式，它在每次施加時(shí)鐘信號(hào)時(shí)逐位移動(dòng)觸發(fā)器。由于每個(gè)觸發(fā)器鎖存1位數(shù)據(jù)，因此使用其中的4個(gè)是4位移位寄存器。這也意味著它們將按照與輸入信號(hào)相同的順序輸出。

對(duì)于普通的SISO移位寄存器，每次將數(shù)據(jù)輸入到輸入側(cè)的第一個(gè)觸發(fā)器時(shí)，最后一個(gè)觸發(fā)器中存儲(chǔ)的1位數(shù)據(jù)都會(huì)丟失。然而，也可以創(chuàng)建一個(gè)保持鎖存指定數(shù)據(jù)的電路。

②并聯(lián)輸入串聯(lián)輸出類型(SIPO)

串行傳輸輸入和并行傳輸輸出的移位寄存器稱為串行輸入、并行輸出型或SIPO。從字面上看，它用于轉(zhuǎn)換串行和并行信號(hào)。輸入移位寄存器的數(shù)據(jù)是一位一位，但觸發(fā)器中鎖存的數(shù)據(jù)可以在輸出端收集，即通過(guò)并行傳輸發(fā)送出去。SIPO移位寄存器將所有相連的觸發(fā)器中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)一起讀取，即使時(shí)鐘信號(hào)一次移位一位，也會(huì)讀取并匯總狀態(tài)。

③并行輸入串行輸出類型(PISO)

具有并行輸入和串行傳輸輸出的移位寄存器稱為并行輸入串行輸出類型或PISO。同樣，主要作用是在串行和并行信號(hào)之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。使用 PISO 移位寄存器時(shí)，需要一次加載多個(gè)輸入信號(hào)。另外，需要通過(guò)時(shí)鐘信號(hào)寫數(shù)據(jù)需要LOW等控制，需要HIGH移位位，但如果只輸入第一個(gè)觸發(fā)器，也可以作為上述SISO移位寄存器使用。是可能的。

④并行輸入并行輸出類型(PIPO)

通過(guò)并行傳輸同時(shí)執(zhí)行輸入和輸出的移位寄存器稱為并行輸入并行輸出類型或PIPO。與PISO一樣，多個(gè)輸入信號(hào)被加載到移位寄存器中，當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，它們會(huì)同時(shí)移位到各自的輸出端。它用于鎖存特定信息，例如備份歷史記錄。

⑤其他移位寄存器

除了上面的連接方法，還有一個(gè)雙向移位寄存器，可以改變數(shù)據(jù)移位的方向，這也稱為通用移位寄存器。它還用于將SISO移位寄存器的輸入和輸出互連以形成循環(huán)移位寄存器并保留輸入數(shù)據(jù)的應(yīng)用中。

三、移位寄存器的使用

如上所述，移位寄存器用作轉(zhuǎn)換串行/并行信號(hào)的接口。串行信號(hào)傳輸方式通常速度較快，常用于數(shù)字電路中。但是，實(shí)際的信號(hào)并不是單個(gè)的 4 位、8 位、16 位等。因此，需要先用移位寄存器將其轉(zhuǎn)換為任一，然后再轉(zhuǎn)換為適合接收端的信號(hào)格式。

以上就是英銳恩單片機(jī)開(kāi)發(fā)工程師分享的“移位寄存器與移位寄存器的類型”。英銳恩專注單片機(jī)應(yīng)用方案設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)，提供8位單片機(jī)、16位單片機(jī)、32位單片機(jī)。