еще лабы / LR6_Guseynov_A_Tkachev

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

«ЛЭТИ» ИМ. В.И. УЛЬЯНОВА (ЛЕНИНА)

Кафедра ВТ

ОТЧЕТ

по лабораторной работе №6

по дисциплине «Узлы и устройства средств вычислительной техники»

Тема: ПРОЕКТИРОВАНИЕ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЕЙ ТАКТОВЫХ СИГНАЛОВ

Вариант №4

Студенты гр. 8307		Гусейнов А.Э.
		Ткачев И.Г.
Преподаватель		Буренева О.И.

Санкт-Петербург

2021

Цель работы

Исследовать особенности функционирования распределителей тактовых сигналов, построенных на сдвигающих регистрах и счетчиках Джонсона

Основные теоретические положения

Распределители тактовых сигналов (РТС), формируют импульсные последовательности с заданными временными диаграммами. Для получения таких последовательностей период формируемой временной диаграммы разбивается на части ("кванты"), соответствующие минимальному временному интервалу, с использованием задающего генератора с частотой, равной m/Т, где m – число "квантов" в периоде диаграммы Т. Далее выходные импульсы задающего генератора распределяются во времени и пространстве так, что каждый "квант" появляется и свое время, и в своем пространственном канале.

Одним из способов построения РТС на n выходных каналов (при достаточно малой величине n) является использование сдвигающего n-разрядного регистра, замкнутого в кольцо. Но схема имеет недостаток – возможное нарушение функционирования даже при единичном сбое. Достоинство же такой схемы заключается в том, что в ней отсутствуют дешифраторы, чем обеспечивается высокое быстродействие.

Другой способ основывается на применении счетчика Джонсона, представляющего собой сдвигающий регистр с перекрестной обратной связью, осуществляющий счет в коде Джонсона. Состояния счетчика представлены в таблице 1.

Сигнал обратной связи счетчика Джонсона с восстановлением после сбоев выражается следующим образом:

Также самовосстановление в случае четырехразрядного регистра может быть реализовано с помощью специальной подсхемы, которая выделяет комбинацию 10 в старших разрядах и принудительно устанавливает все разряды счетчика, кроме старшего, в 0.

Преобразование выходного кода счетчика Джонсона в код "1 из N" осуществляется дешифратором Джонсона.

Задание 1

Синтезировать на основе имеющихся в библиотеке САПР Quartus II примитивов распределитель тактовых сигналов на основе сдвигающего регистра.

Номер варианта	4
Шифр задания	8,1

Рис 1. Функциональная схема RTC

Рис 2. Функциональное моделирование RTC

Рис 3. Временное моделирование RTC

Задание 2

Используя примитивы САПР Quartus II, синтезировать РТС на основе счетчика Джонсона.

Номер варианта	4
Шифр задания	8 1 3

Рис 4. Функциональная схема RTC Джонсона

Рис 5. Функциональное моделирование RTC Джонсона

Рис 6. Временное моделирование RTC Джонсона

Результаты функционального моделирования продемонстрировали корректную работу обеих схем.

Макетирование

Макетирование производилось с помощью ПЛИС Cyclone II (EP2C5Q208C8). Соответствие входом/выходов схемы с контактами платы приведено в таб. 1.

Таблица 1

Название	Контакт	Описание
Clk	132	Тактовый сигнал
F0	171	Выходной сигнал 1
F1	173	Выходной сигнал 2
F2	175	Выходной сигнал 3
F3	176	Выходной сигнал 4
F4	179	Выходной сигнал 5
F5	180	Выходной сигнал 6
F6	182	Выходной сигнал 7
F7	185	Выходной сигнал 8

После описания распиновки проект был загружен в ПЛИС.

Проверка показала корректную работу регистра.

Вывод

В ходе выполнения лабораторной работы были получены теоретические знания и практические навыки в проектировании распределителей тактового сигнала на базе сдвигающего регистра и счетчика Джонсона, в том числе с учетом требований к самовосстановлению.