Diseño de Sistemas Secuenciales Síncronos

Tema 10

Al final de este tema sabrás ...

    Diferenciar perfectamente entre sistema combinacional y secuencial Modelar sistemas secuenciales mediante Autómatas de Estados Finitos Analizar un sistema secuencial síncrono Realizar la implementación de un sistema secuencial síncrono

Autómatas de Estado Finitos 

Máquina de estados: Modelo matemático que describe los circuitos secuenciales síncronos

 E = { E 1 , ..., E n }  Z = { Z 1 , ..., Z m }    Q = { Q 1 , ..., Q l : Q x E  Z p d : Q x E  Q conjunto de entradas conjunto de salidas } conjunto de estados función de salida función de transferencia

Estructura General de un Circuito Secuencial  Con cada evento de reloj (flanco), el nuevo estado Q(t+1) es recalculado y las salidas del sistema pueden variar. La Memoria es la parte secuencial

Autómata de Mealy  La función de salida depende del estado anterior y de la entrada   λ

: Q x E

 Z δ : Q x E  Q

Autómata de Moore   La función de salida depende

sólo

del estado. A cada estado le corresponde de forma inequívoca una salida   λ

: Q

 Z δ : Q x E  Q

Diagramas de Estado  Representación gráfica de los Autómatas de Estados Finitos (

F

inite

S

tate

M

achines,

FSM

)

Ejemplo de Diagrama de Transición de Estados (DTE)

Análisis de Sistemas Secuenciales Síncronos   Objetivo: obtener el DTE a partir de un circuito Pasos:  Obtener la expresión para la función/es de salida  Obtener las expresiones para las funciones de transición (entradas a biestables)  Rellenar la tabla de verdad (ecuaciones de excitación)  Dibujar el diagrama

El circuito

Las expresiones Función Z(t) J1 K1 J2 K2 Expresión XQ1Q2 ’ X’+Q1’Q2 X’ X Q2

Tabla de verdad y diagrama

Síntesis o Diseño de Sistemas Secuenciales Síncronos  Pasos:  Traducción de las especificaciones verbales a diagrama de estados    Obtención de las tablas de transición y excitación (en una misma tabla) Minimización de las funciones booleanas de entrada a los biestables y de salidas, en funciones de las entradas del sistema y, si se da el caso, de las salidas de los biestables Implementación del circuito

Ejemplo: reconocedor de secuencias   Secuencia a reconocer: 1101 Definición de estados   Codificación de estados Diagrama

0/0

Ejemplo: reconocedor de secuencias (II)  Tabla de transición y excitación  Minimización de las funciones (Karnaugh)

Ejemplo: implementación

Conclusiones     Los sistemas secuenciales se representan gráficamente mediante diagramas de estados 2 tipos de autómatas secuenciales:   Autómatas de Mealy: salida asociada a la transición Autómatas de Moore: salida asociada al estado Análisis de Sistemas Secuenciales  Obtener el DTE a partir del circuito Síntesis de Sistemas Secuenciales  Diseñar el circuito secuencial que verifica unas determinadas especificaciones  Problema: la obtención del diagrama de estados depende de la experiencia del diseñador