Скачиваний:
140
Добавлен:
13.01.2023
Размер:
5.52 Mб
Скачать
  1. Автомат Мура с регистровым выходом.

Автомат Мура с регистровым выходом функционирует идентично канонической модели Мура, однако лишен наиболее существенных из ее недостатков (возможности возникновения нестабильного переходного процесса на выходе автомата вследствие поочередного переключения каскадов выходной комбинационной схемы F)

Основное отличие от канонической модели Мура — наличие выходного регистра, имеющего задержку распространения сигналов, равную одному такту синхронизации. Для компенсации этой задержки комбинационная схема генератора выходов F подключена не к текущему состоянию автомата Q, а к выходам комбинационной схемы переходов G, вырабатывающей следующее состояние QNXT. На информационный вход выходного регистра поступает следующая выходная комбинация VNXT, которая должна появиться на выходах в следующем такте.

Недостатки:

- увеличение задержки распространения из-за переноса комбинационной логики на вход регистра

- выходная реакция появляется через такт

- необходимы дополнительные элементы, реализующие выходной регистр

Преимущества:

- наличие минимальной выходной задержки переключения выходного регистра

- отсутствуют нестабильности переходного процесса

- отсутствует сквозной проход сигнала через комбинационную логику

- простота описания на языках VHDL и Verilog

  1. Структурная схема автомата Мура с регистровым выходом.

Следующее состояние автомата QNXT формируется комбинационной логической схемой CL_G

RG – регистр

Выходные сигналы VNXT вырабатываются комбинационной логической схемой CL_F

  1. Проектирование конечного автомата. Кодирование состояний конечного автомата. Декомпозиция конечных автоматов.

Этапы проектирования ка:

  • определить разрядность входов и выходов (представить автомат в виде чёрного ящика)

  • построить диаграммы переходов

  • Для автомата Мура:

– Составьте таблицу переходов.

– Составьте таблицу выходов.

  • Для автомата Мили:

– Составьте объединенную таблицу выходов и переходов

  • выбрать способ кодирования

Одно из важных решений в кодировании состояний – выбор между двоичным кодированием (00, 01, 10) и прямым кодированием (001, 010, 100), которое также называется кодированием «1 из N».

  • переписать таблицу с учетом кодирования

  • записать булевы выражения для выходов и следующего состояния и упростить их

  • построить схему

  • проверить корректность выполнения по временной диаграмме

Кодирование состояний: сопоставление буквенного обозначения состояния с каким-то числом

- двоичное: 00,01,10,11 (для 4 состояний)

- прямое/унитарное: 0001,0010,0100,1000 – требуется больше триггеров

- код Грея: соседние отличаются на 1 бит: 000,001,011,010,110….

Декомпозиция конечных автоматов

Проектирование сложных конечных автоматов часто упрощается, если их можно разбить на несколько более простых автоматов, взаимодействующих друг с другом таким образом, что выход одних автоматов является входом других. Такое применение принципов иерархической организации и модульного проектирования называется декомпозицией конечных автоматов.

  1. Этапы проектных процедур с использованием САПР.

1. Ввод кода в САПР. После составления проекта и его функциональной проверки информация о нем заносится в САПР. Занесение информации осуществляется с помощью редакторов, входящих в состав выбранной САПР.

2. Компиляция проекта. Во время или сразу после компиляции выявляется большинство скрытых ошибок. Технически компиляция в САПР разбивается на ряд последовательных подэтапов: построение базы данных проекта, формирование списка соединений, проверка проектных правил и контроль соединений, логическая минимизация проекта, разбиение на блоки и их размещение, конкретизация физически реализуемых межсоединений, определение требуемых аппаратных ресурсов и в конце формирование загрузочного (конфигурационного) файла.

3. Тестирование проекта. На этапе функционального моделирования, прежде всего, осуществляется разработка требуемых тестовых примеров. Далее производится ввод этих примеров и выполняется собственно моделирование. Результаты моделирования позволяют решить: переходить ли к следующему этапу или вернуться к предыдущему.

4. Определение временных характеристик. Вычисляются: минимальные и максимальные задержки между источниками (входными сигналами) и приемниками (выходными сигналами); максимально возможная производительность устройства (пропускная способность) в виде максимальной частоты тактирования элементов памяти, используемых в проекте; время предустановки и выдержки сигналов, гарантирующих надежную работу схем при фиксации сигналов в синхронных элементах памяти

5. Проведение натурных экспериментов. Экспериментальная проверка спроектированного устройства. При всей тщательности выполнения предыдущих этапов всегда существует далеко не нулевая вероятность того, что в проекте имеются дефекты, которые могут проявиться на этапе внедрения или даже штатного использования устройства и повлечь за собою нежелательные последствия.

  1. Маршруты проектирования ПЛИС.

Классический маршрут:

С использованием IP-ядер (ранее разработанных и отлаженных частей проекта, выполняющих определенную функциональность):

Высокоуровневое проектирование: Алгоритм описывается на C/C++ и реализуется в программируемой логике в виде IP-ядра. Затем это IP-ядро может быть включено в любой проект

  1. Операции с двоичными числами со знаком.

Соседние файлы в предмете Основы проектирования электронных средств на ПЛИС