57. Синтез генераторов кодов на основе сдвиговых регистров.

Генераторы на основе сдвиговых регистров. Таким способом можно реализовать генераторы циклических последовательностей чисел, в которых каждое последующее число образуется путем сдвига предыдущего числа, записанного в регистре, на один разряд и введением в освободившийся первый разряд 0 или 1. Для этого ко входу первого разряда регистра подключается комбина­ционная схема, образующая необходимый управляющий сигнал . Если имеется -разрядный сдвиговый регистр, то можно генерировать циклические последовательности длиной[1].

Рассмотрим методику структурного проектирования генераторов этого типа.

Пример 5.9. Спроектировать на основе сдвиговых регистров генератор последовательности кодов 0–1–3–7–6–5–2–4.

Решение. Составим таблицу состояний и запишем функции переходов для первого разряда регистра (табл. 5.14 и рис. 5.26).

Таблица 5.14

Таблица состояний генератора кодов 0–1–3–7–6–5–2–4

№ сост.
0	0	0	0	0	0	1	01
1	0	0	1	0	1	1	11
3	0	1	1	1	1	1	11
7	1	1	1	1	1	0	10
6	1	1	0	1	0	1	01
5	1	0	1	0	1	0	10
2	0	1	0	1	0	0	00
4	1	0	0	0	0	0	00

Рис. 5.26. Карта Карно для функций переходов первого разряда регистра

С помощью словаря переходов для выбранного типа триггеров получаем и минимизируем функции входов триггеров. Обычно в сдвиговых регистрах используются D-триггеры, поэтому для проектируемого генератора получаем следующую карту Карно (рис. 5.27).

Рис. 5.27. Карта Карно функции

После минимизации (объединяем нули)

. (5.17)

Составляем логическую схему генератора путем построения управляющей комбинационной схемы, реализующей полученную функцию входов (5.17) и ее подключения к входу первого разряда сдвигового регистра, содержащего . При использовании элемента И–ИЛИ–НЕ получаем структуру проектируемого генератора (рис. 5.28).

Для получения циклических последовательностей длиной из таблицы исключают часть состояний.

Рис. 5.28. Структурная схема генератора кодов на основе сдвигового регистра

Кольцевые генераторы часто используются для получения числовых последовательностей максимальной длины. В качестве примера можно привести схему генератора с функцией , который формирует последовательность из 15 четырехразрядных чисел. Порядок их появления 8–4–2–9–12–6–3–5–2–13–14–15–7–3–2 можно считать случайным, а повторение чисел происходит черезтактов, где – число разрядов регистра. Поэтому такие схемы называют генераторами псевдослучайных последовательностей. Генераторы, имеющие , широко используются в цифровой аппаратуре для формирования множества тестовых сигналов, необходимых для контроля и диагностики неисправностей.

Достоинством генераторов данного типа является использование сдвигового регистра, построенного из однотипных триггеров, благодаря чему существенно упрощается топологическое проектирование генератора и уменьшается требуемая площадь кристалла. Однако генераторы на основе регистров образуют только циклические последовательности чисел. Для реализации любых нециклических последовательностей требуется использовать дополнительный комбинационный преобразователь кодов, включаемый на выходе генератора. При этом основные параметры генератора (быстродействие, мощность, пло­щадь кристалла) несколько ухудшаются.