shpora2010oct17_2011

State <= a2;

elsif (x1='0') and (x0='0') then State <= a5;

elsif (x1='1') and (x0='1') then State <= a3;

end if; when a1 =>

if x1='1' then State <= a5;

elsif x1='0' then State <= a2;

end if; when a0 =>

if x0='1' then State <= a0;

elsif x0='0' then State <= a1;

end if; when a3 =>

State <= a0; when a5 =>

State <= a1; when a4 =>

State <= a5; when others =>

State <= a0;

end case;

end if; end process; y0_assignment:

y0 <= '1' when (State = a1) else '1' when (State = a3) else '0';

y1_assignment:

y1 <= '1' when (State = a1) else '1' when (State = a4) else '0';

y2_assignment:

y2 <= '1' when (State = a5) else '0';

end architecture fsmBig_arch;

81

6 Синтез мікропрограмних цифрових автоматів

6.1 Мікропрограмний автомат Мура на D-тригерах, що спрацьовують по фронту Намалювати граф та намалювати схему мікропрограмного автомата Мура (на

основі ПЗП і D-тригерів, що спрацьовують по фронту). Скласти таблицю прошиття ПЗП. Якщо немає сигналу X, автомат послідовно проходить стани 0, 1, 2, 3, 0, ..., а

при появі сигналу X переходить із стану 0 до стану 0 (при цьому послідовність інших станів не змінюється). Вихідний сигнал Y формується у станах 0 та 1.

Відповідь:

ai /Q1Q0/

Рис. 6.114 Граф мікропрограмного автомата Мура та позначки у вершинах графа

Рис. 6.115 Структурна схема мікропрограмного автомата

82

Таблиця 6.35 – Суміщена таблиця переходів та виходів мікропрограмного автомата Мура і таблиця прошиття ПЗП

Рис. 6.116 Функціональна схема мікропрограмного автомата Мура Примітка 1. Часова діаграма роботи мікропрограмного автомата Мура.

Рис. 6.117 Часова діаграма роботи мікропрограмного автомата Мура Примітка 2. VHDL-опис автомата Мура (назва цього автомата – fsm1).

library IEEE;

use IEEE.std_logic_1164.all; use IEEE.std_logic_arith.all;

83

use IEEE.std_logic_unsigned.all; entity fsm1 is

port (

c: in STD_LOGIC;

x:in STD_LOGIC;

y:out STD_LOGIC);

end fsm1;

architecture fsm1_arch of fsm1 is attribute enum_encoding: string; type State_type is ( a0, a1, a2, a3);

attribute enum_encoding of State_type: type is

signal State: State_type; attribute state_vector: string;

attribute state_vector of fsm1_arch: architecture is "State"; begin

State_machine: process (c) begin

if rising_edge(c) then case State is

when a0 =>

if x='1' then

State <= a0; elsif x='0' then

State <= a1;

end if; when a1 =>

State <= a2; when a2 =>

State <= a3; when a3 =>

State <= a0; when others =>

null;

end case;

end if; end process; y_assignment:

y <= '1' when (State = a0) else '1' when (State = a1) else '0';

end fsm1_arch;

Примітка 3. VHDL-опис ПЗП мікропрогамного автомата Мура (назва цього

ПЗП – rom_mpr1).

library IEEE;

use IEEE.std_logic_1164.all; entity rom_mpr1 is

port (

84

A0 : in std_logic;

A1 : in std_logic;

A2 : in std_logic;

D0 : out std_logic;

D1 : out std_logic;

D2 : out std_logic

); end entity; library IEEE;

use IEEE.std_logic_unsigned.all; architecture rom_arch of rom_mpr1 is signal D : std_logic_vector(2 downto 0); signal A : std_logic_vector(2 downto 0); begin

A <= A2 & A1 & A0; process(A)

begin

case (A) is

when O"0" => D <= O"5"; when O"1" => D <= O"4"; when O"2" => D <= O"6"; when O"3" => D <= O"6"; when O"4" => D <= O"3"; when O"5" => D <= O"3"; when O"6" => D <= O"0"; when O"7" => D <= O"0"; when others => D <= O"0";

end case; end process; D0 <= D(0); D1 <= D(1); D2 <= D(2);

end architecture;

6.2 Мікропрограмний автомат Мілі на D-тригерах, що спрацьовують по фронту Намалювати граф та намалювати схему мікропрограмного автомата Мілі (на

основі ПЗП і D-тригерів, що спрацьовують по фронту). Скласти таблицю прошиття ПЗП. Якщо немає сигналу X, автомат послідовно проходить стани 0, 1, 2, 3, 0, ..., а

при появі сигналу X переходить із стану 2 до стану 0 (при цьому послідовність інших станів не змінюється). Вихідний сигнал Y формується на переході до станів 1

та 3.

Відповідь:

85

ai /Q1Q0/

Рис. 6.118 Граф мікропрограмного автомата Мілі та позначки у вершинах графа

Рис. 6.119 Структурна схема мікропрограмного автомата

86

Таблиця 6.36 – Суміщена таблиця переходів та виходів мікропрограмного автомата Мілі і таблиця прошиття ПЗП

Рис. 6.120 Функціональна схема мікропрограмного автомата Мілі Примітка 1. Часова діаграма роботи мікропрограмного автомата Мілі.

Рис. 6.121 Часова діаграма роботи мікропрограмного автомата Мілі Примітка 2. VHDL-опис автомата Мілі (назва цього автомата –

FsmMprMealy).

library IEEE;

87

use IEEE.std_logic_1164.all; use IEEE.std_logic_arith.all; use IEEE.std_logic_unsigned.all; entity FsmMprMealy is

port (

c: in STD_LOGIC;

x:in STD_LOGIC;

y:out STD_LOGIC); end FsmMprMealy;

architecture FsmMprMealy_arch of FsmMprMealy is attribute enum_encoding: string;

type State_type is ( a0, a2, a3, a1);

attribute enum_encoding of State_type: type is

signal State: State_type; attribute state_vector: string;

attribute state_vector of FsmMprMealy_arch: architecture is "State"; begin

State_machine: process (c) begin

if rising_edge(c) then case State is

when a0 =>

State <= a1; when a2 =>

if x='1' then

State <= a0; elsif x='0' then

State <= a3;

end if; when a3 =>

State <= a0; when a1 =>

State <= a2; when others =>

null;

end case;

end if; end process; y_assignment:

y <= '1' when (State = a0) else

'1' when (State = a2 and (x='0' and not (x='1'))) else '0';

end FsmMprMealy_arch;

Примітка 3. VHDL-опис ПЗП мікропрогамного автомата Мілі (назва цього

ПЗП – rom_mprMealy).

library IEEE;

use IEEE.std_logic_1164.all;

88

entity rom_mprMealy is port (

A0 : in std_logic;

A1 : in std_logic;

A2 : in std_logic;

D0 : out std_logic;

D1 : out std_logic;

D2 : out std_logic

); end entity; library IEEE;

use IEEE.std_logic_unsigned.all; architecture rom_arch of rom_mprMealy is signal D : std_logic_vector(2 downto 0); signal A : std_logic_vector(2 downto 0); begin

A <= A2 & A1 & A0; process(A)

begin

case (A) is

when O"0" => D <= O"5"; when O"1" => D <= O"5"; when O"2" => D <= O"2"; when O"3" => D <= O"2"; when O"4" => D <= O"7"; when O"5" => D <= O"0"; when O"6" => D <= O"0"; when O"7" => D <= O"0"; when others => D <= O"0";

end case; end process; D0 <= D(0); D1 <= D(1); D2 <= D(2);

end architecture;

6.3 Більш складний мікропрограмний автомат Мура на D-тригерах, що спрацьовують по фронту

За заданим графом, намалювати схему мікропрограмного автомата Мура (на основі ПЗП і D-тригерів, що спрацьовують по фронту).

89

Рис. 6.122 Граф мікропрограмного автомата Мура та позначки у вершинах графа Відповідь:

Рис. 6.123 Структурна схема мікропрограмного автомата

90