串行輸入 – 串行輸出 （SISO） 移位寄存器

以下電路顯示了由D觸發(fā)器制成的串行輸入-串行輸出移位寄存器的結(jié)構(gòu)：

該移位寄存器在串行數(shù)據(jù)輸入端僅接受一位數(shù)據(jù)。每次Clk輸入接收到有效的觸發(fā)信號(hào)時(shí)，它都會(huì)橫向移動(dòng)到下一個(gè)D觸發(fā)器。觸發(fā)器中的有效觸發(fā)信號(hào)可以是上升沿（即從數(shù)字狀態(tài)0 到 1 ↑ 的變化）或下降沿（從 1 到 0 ↓ 的變化）。在本教程中，我們使用觸發(fā)器，通過(guò)上升沿信號(hào)觸發(fā)。

如您所見(jiàn)，上述電路有四個(gè)D觸發(fā)器。假設(shè)您將數(shù)字 1

放入串行數(shù)據(jù)輸入中。輸入位需要四個(gè)上升沿信號(hào)才能到達(dá)串行數(shù)據(jù)輸出。您可以在下面的SISO移位寄存器時(shí)序圖中看到位的移動(dòng)：

串行輸入 – 并行輸出 （SIPO） 移位寄存器

這種類型的移位寄存器與我們上面看到的SISO寄存器非常相似，但不同之處在于SIPO移位寄存器具有多個(gè)輸出。該移位寄存器具有來(lái)自每個(gè)觸發(fā)器的輸出引腳，以便您可以并行訪問(wèn)這些位。讓我們看看它的電路：

該電路在串行數(shù)據(jù)輸入中一次接收一位。每當(dāng)D觸發(fā)器中的Clk輸入收到上升沿信號(hào)時(shí)，該位都會(huì)從一個(gè)觸發(fā)器移動(dòng)到另一個(gè)觸發(fā)器 - 從左到右。

由于 SIPO 版本具有并行輸出 Q0、Q1、Q2 和

Q3，因此您不必等待輸入位到達(dá)最后一個(gè)觸發(fā)器即可使用;它將在第一個(gè)觸發(fā)信號(hào)的Q3輸出端，在Q2中在第二個(gè)觸發(fā)信號(hào)中，第三個(gè)信號(hào)在Q1輸出端，最后在Q0中具有第四個(gè)上升沿。您有以下行為：

SIPO寄存器的一個(gè)常見(jiàn)實(shí)際示例是向Arduino或其他微控制器添加更多輸出引腳。例如，使用帶有Arduino的74HC595查看此示例。

并行輸入 – 串行輸出 （PISO） 移位寄存器

該移位寄存器具有并行輸入，這意味著位同時(shí)分別加載到每個(gè)觸發(fā)器上。與輸入相反，輸出具有串行格式，這意味著每次觸發(fā)觸發(fā)器時(shí)僅輸出一位。

上述電路由四個(gè)D觸發(fā)器組成，其中時(shí)鐘信號(hào)在所有Clk輸入之間共享。每個(gè)D輸入都連接到多路復(fù)用器，多路復(fù)用器接收位輸入（IN0，IN1，IN2，IN3）和前一個(gè)觸發(fā)器的輸出（從左到右）。由于第一個(gè)觸發(fā)器缺少先前的觸發(fā)器，因此多路復(fù)用器的一個(gè)輸入放置在數(shù)字1中。

對(duì)于這種類型的寄存器，不需要上升沿信號(hào)來(lái)并行加載寄存器，因?yàn)檩斎胫幸呀?jīng)存在位。但是，如果考慮上述具有四個(gè)觸發(fā)器的電路，則需要四個(gè)上升沿來(lái)卸載數(shù)據(jù)。這將從

IN0 中的位開始，然后是 IN1 中的位，然后是 IN2，最后是 IN3。這里有一個(gè)帶有時(shí)序圖的示例：

并行輸入 – 并行輸出 （PIPO） 移位寄存器

這種類型的移位寄存器充當(dāng)多位臨時(shí)存儲(chǔ)設(shè)備。看看它的電路，試著猜測(cè)為什么。

您可能已經(jīng)觀察到，在PIPO移位寄存器中，D觸發(fā)器沒(méi)有通過(guò)D輸入和Q輸出連接在一起。相反，它們只共享時(shí)鐘信號(hào)。

并行輸入對(duì)應(yīng)于每個(gè)觸發(fā)器的每個(gè)D輸入（D0，D1，D2，D3）。由于每個(gè)觸發(fā)器在Clk輸入中具有相同的時(shí)鐘信號(hào)，因此每個(gè)觸發(fā)器將同時(shí)觸發(fā)。發(fā)生這種情況時(shí)，并行輸入中的所有位將同時(shí)移動(dòng)到并行輸出（Q0、Q1、Q2、Q3）。換句話說(shuō)，要傳輸整個(gè)數(shù)據(jù)集，您只需要一個(gè)觸發(fā)信號(hào)。

該電路不符合移位寄存器的條件，因?yàn)樗鼘?shí)際上不會(huì)移位。但是，在一個(gè)輸出和下一個(gè)輸出之間有一些額外的邏輯門，您可以并行加載數(shù)據(jù)，移動(dòng)數(shù)據(jù)，然后以并行格式獲取數(shù)據(jù)的移位版本。