Transcript Wykład nr 4
Elektronika cyfrowa i mikroprocesory Wykład 4 Plan • Układy sekwencyjne • Modele Mealy’ego i Moora • Układy synchroniczne/asynchroniczne • Przerzutniki − Symbole − Podstawowe układy Układy sekwencyjne • Stan wyjściowy Yt zależy od stanu wejścia X oraz poprzedniego stanu wyjścia Yt-1 • Modelowanie poprzedniego stanu przez układy pamięciowe − − − − − X=(x1,x2, …, xn) – wektor wejściowy Y=(y1,y2, …, yn) – wektor wyjściowy A=(q1,q2, …, qn) – wektor stanów wewnętrznych Y=F(X) – funkcja dla układu kombinacyjnego Yt=F(Xt,Yt-) – dla układu sekwencyjnego Układy sekwencyjne • Układ o skończonej liczbie stanów – FSM (Finite State Machine) – gdy zbiory stanów X,Y,A są skończone • Deterministyczne • Probalistyczne – operujemy prawdopodobieństwem stanów wewnętrznych (A) i wyjściowych (Y) • Układ zupełny gdy dla wszystkich par (A,X) istnieją określone wartości funkcji i Dodatkowe pojęcia związane z układami sekwencyjnymi • Układ autonomiczny – gdy nie posiada wejść X, • Gdy układ reaguje na stan wejść X – nazywamy go statycznym • Gdy układ reaguje na zmianę wejść Xt-/Xt – nazywamy go dynamicznym Modele układu sekwencyjnego • Automat Mealy’ego A Y X − Y=(X,A), A=(X,At-) • - blok „pamięci” • - układ kombinacyjny Modele układu sekwencyjnego • Automat Moore’a A Y X − Y=(A), A=(X,At-) • - blok „pamięci” • - układ kombinacyjny Budowa bloku • Blok - można rozłożyć na elementy proste − - zawiera wyłącznie pamięć (rejestr) − - układ kombinacyjny − At+= (W’), W’= (A,X) • W zależności od tego czy układ posiada wejście zegarowe dzielimy je na synchroniczne lub asynchroniczne W’ A X Zegar Y Układy asynchroniczne • Zmiana stanu wyjściowego następuje natychmiast po zmianie stanu wejścia • Układ pamięciowy może być zrealizowany w postaci układu kombinacyjnego z dodatnim sprzężeniem zwrotnym • Czas opóźnienia układu () zapewnia powstawanie efektu pamięciowego • Dozwolona zmiana tylko na 1 wejściu ze względu na zjawisko hazard-u i „wyścigu” • Tylko proste układy, ze względu na trudności z eliminowaniem zjawisk niekorzystnych Układy asynchroniczne cd • W trakcie przełączania może pojawić się wiele (p) stanów przejściowych na wyjściu – najczęściej zjawisko niekorzystne (hazard). • Układ może pracować w trybie „generacyjnym” tworząc na wyjściu cyklicznie powtarzające się sekwencje • Stan wejścia nie może zmieniać się za szybko, najwcześniej dopiero po czasie >p* (czas ustalenia się stanu wyj. układu) • Układy statyczne i dynamiczne Układy synchroniczne • Zmiana stanu wyjściowego następuje tylko w określonych momentach czasu tn • Sygnał sterujący nazywamy „zegarem” • Wiele wejść może zmieniać się równocześnie • Przy każdym cyklu zegara ustalana jest nowa wartość wyjścia • Czas t można reprezentować liczbami naturalnymi (zamiast t można napisać t1) • W przeciwieństwie do układu asynchronicznego stały stan wejścia X traktowany jest jako ciąg stanów wejściowych Opis układu sekwencyjnego • Często stosowany opis słowny + przebiegi czasowy (najczęściej dla asynchronicznych) • Pełny opis powinien zawierać wszystkie elementy (A, X, Y, , ) • Prezentowanie w postaci grafu zorientowanego, tablice przejść i wyjść • Każdy układ sek. można przedstawić w postaci modelu Mealy’ego lub równoważnego modelu Moore’a • Ostateczny wybór modelu zależy od tego który opis jest prostszy w realizacji Przebieg zależności czasowych Graf modelu Mealy’ego Konwersja modelu Moore’a w Mealy’ego Konwersja modelu Mealy’ego w Moora • Wymaga tablicy pośredniej z nowymi wartościami A • Tyle nowych wartości A ile było różnych par XY w tablicy Mealy’ego Konwersja przykład Przerzutniki • Układ sekwencyjny Moore’a który ma jednobitowy stan wewnętrzny identyczny ze stanem wyjścia • Automat dwustanowy • Wyjście oznaczane przez „Q” • Symbol graficzny Symbole przerzutników synchronicznych •a) Wyzwalanie poziomem •b) Wyzwalanie zboczem •c) Wyzwalanie impulsem •d) Wyzwalanie impulsem z zatrzaskiwaniem danych Przerzutnik RS Przerzutnik RS cd. Przerzutnik RS na bramkach NOR Przerzutnik RS - przebiegi R S Q Q Przerzutnik RS wyzwalany poziomem Przerzutnik D Pytania i uwagi Zapraszam za tydzień