寄存器是数字电路最常见的电路，它们用途很广，在数模混合集成电路中经常被用来控制模拟电路的状态。寄存器到底怎样控制模拟电路？这二者是怎样联系起来的呢？有人经常犯糊涂：寄存器编些代码怎么就能控制模拟电路？数字电路虽然一般情况下0代表低压，1代表高压。但是也不绝对，0有时也可能代表高压，而1也可能代表低压，而模拟电路如果多用了一级倒相器，那信号到底该是高还是低？标准都不统一，不就全乱套了吗？
本文尝试用几个最简单的例子说清楚这个问题。
1. 最简单的模拟电路举例
模拟电路千差万别，这里先就用最简单的倒相器来代表，来说明寄存器如何控制它们的工作状态。
图1 三种不同的倒相器
图1是三种不同的倒相器示意图。图中，A为常见的倒相器，当A_IN1=0时，A_OUT1=1，反之给它1它会输出0，电路具有倒相的功能；B为0使能的倒相器，只有当B_EN1=0时，最上面的P管导通，它才能把VDD接上，否则就供不上电，供电成功后B电路才能化简为A，与A的功能一致；同样，C电路为1使能的倒相器，只有当C_EN1=1时，最下面的N管才能导通，它才能把GND接上，才能完成一个倒相器的功能。
因此，通过给不同的使能端赋以不同的值，就可以通过数字电路控制模拟电路能不能加上电，或者能不能工作，更复杂的控制原理也是相通的。
2. 寄存器的基本原理
在数字电路中，把正在处理的二进制数据或代码暂时存储起来的操作叫做寄存，寄存器的种类繁多，包括但不限于：数据寄存器、变址寄存器、指针寄存器、段寄存器、指令指针寄存器等等。它们的特点就是快速临时存储，可读可写，掉电后信号才会消失，因此如果有需要，一般上电后系统会重新写一遍寄存器，让系统工作在正常的状态。
下图是一个简单的D触发器构成的寄存器原理图。
图2 寄存器基本原理示意图
图2是寄存器基本原理示意图。图中上半部分是一个简单的锁存电路原理示意图和符号图，通过CLK控制开关K1、K2，就可以把D端送来的信号锁存起来，并送到Q端，寄存器就是由多个锁存器构成的。
图中下半部分是一个锁存器阵列，R1、R2、R3是三个寄存器，由ADDR地址信号来选通操作哪个寄存器。
3. 二者是怎么联系起来的?
数字与模拟电路联系说起来也容易，如下图所示，三个模拟电路用三个寄存器控制。
图3 用寄存器控制模拟电路
图3是用寄存器控制模拟电路。图中用有三个寄存器R1、R2、R3分别控制A、B、C三个模拟模块。由于A模块没有控制端，所以无需控制，可以保留下来备用，B模块需要0使能，这时需要通过001地址，给R2寄存器写入一个0信号即可。C模块需要1使能，这时需要通过010地址，给R3寄存器写入一个1信号即可。
寄存器的定义就完成了，其列表如下：
寄存器描述
当然，这个例子只是简单示意说明，只有三个地址，只给两组电路赋值。实际电路中，可能用到的寄存器非常多，地址可能8位或16位，一组赋值就能给多个信号定义其或0或1电平。
一旦电路信号关系确定后，寄存器的地址和赋值就确定下来了，模拟电路只需要整理清楚，自己的模块哪些信号需要数字赋值，高电平有效还是低电平有效即可。
退一步说，就算赋值错误，比如模拟电路多加了一级倒相器，原来的1使能可能变成了0使能，这时只需要告诉数字设计人员更改寄存器赋值代码。数字电路在产品成型后也可以通过通讯端口I2C或者SPI修改寄存器赋值，只要线正确接出来到了寄存器，不用担心调试不出来。
正是寄存器的状态可读可写，为设计提供了更多的灵活性，数字电路设计中经常大量使用寄存器，希望本文让初学者对它们的原理有个简单的认识。
(大象韩20240907)
