Лабораторная работа № 10

Наименование работы

Исследование последовательностных схем

Цель работы

1. Изучить классификацию и методы исследования последовательностных схем.

2. Изучить математические модели последовательностных схем.

3. Изучить особенности моделирования последовательностных схем

Задание к лабораторной работе

1. Исследуйте схему в соответствии с вариантом, определите запрещенные входные комбинации сигналов.

2. Представьте схему из задания в соответствии с рис.1.

3. Определите назначение схемы

4. Приведите временные диаграммы, наиболее полно описывающие работу схемы.

5. Приведите аналитическое описание схемы.

6. Составьте StateFlow модель схемы

7. Проведите верификацию схемы в приложении GHDL

8. Проведите валидацию схемы на лабораторном макете FLEX8000

Варианты заданий

Вариант	Схема
1	dl1.jpg
2	dl2.jpg
3	dl3.jpg
4	dl4.jpg
5	dl5.jpg
6	dl6.jpg
7	dl7.jpg
8	dl8.jpg
9	dl9.jpg
10	dl10.jpg
11	dl11.jpg
12	dl12.jpg
13	dl13.jpg
14	dl14.jpg
15	dl15.jpg
16	dl16.jpg

Перечень используемого оборудования Краткие теоретические сведения

Среди цифровых схем можно выделить класс схем, значения выходных сигналов которых зависят не только от входных сигналов, но и от последовательности их изменения. Такие схемы принято называть последовательностными схемами – автоматами.

Для описания последовательностных схем требуется введение в рассмотрение в явном виде времени для описания изменений сигналов схемы.

Определения.

Сигнал называется потенциальным, если интервалы времени T_i между соседними изменениями сигнала значительно больше времени реакции схемы τ_p , в которой они используются.

Сигнал называется импульсным, если его длительность того же порядка, что и время реакции схемы (схема должна отреагировать на воздействие импульсного сигнала, а импульсный сигнал должен закончиться сразу же после окончания в схеме переходного процесса).

При аналитическом описании схем, на которые воздействуют импульсные сигналы, используется понятие абстрактного импульсного сигнала, длительность которого бесконечно мала.

Основная модель асинхронного потенциального автомата

Основная модель асинхронного потенциального автомата состоит из комбинационной схемы (КС) и асинхронных потенциальных элементов памяти (ЭП) в цепях обратных связей, в качестве которых используются асинхронные элементы задержки (рис. 1).

Совокупность входных сигналов автомата называется состоянием входа автомата, совокупность выходных сигналов автомата - состоянием выхода автомата, а совокупность выходных сигналов элементов памяти внутренним состоянием автомата.

Асинхронный потенциальный элемент задержки, используемый в качестве ЭП в основной модели автомата, описывается:

функцией переходов автомата

,

и функцией выхода автомата

Следует отметить, что

Рис 1. Модель асинхронного потенциального автомата

H – тактовый сигнал, задает дискретное время t_d=1,2,3,…

В схемах с обратными связями при выполнении определенных условий могут возникнуть автоколебательные процессы (модель рис.1 описывает также генераторы сигналов).

При синтезе асинхронных потенциальных автоматов следует соблюдать следующие условия:

а) - при переходах не должны возникать колебательные процессы;

б) – КС должна синтезироваться свободной от состязаний;

в) – состояния входа должны изменяться только на соседние;

г) – значение задержки сигналов в ЭП должно быть больше максимально возможного времени протекания переходных процессов в КС;

д) – частота изменений состояний входа должна быть ограничена некоторым значением при которой в автомате еще успевают заканчиваться все переходные процессы в интервале между двумя последовательными изменениями состояний входа;

е) – должны отсутствовать критические состязания ЭП, приводящие к неправильному функционированию автомата.