46. Канонический метод синтеза микропрограммных автоматов Мура

Поскольку в автомате Мура , т.е. выходные сигналы y(t) связаны только с состояниями автомата , то каждой операторной вершине ГСА микропрограммы соответствует одно из внутренних состояний автомата. Исходя из этого, для отметки внутренних состояний автомата Мура используют следующие правила отметки:

1. символом отмечаются начальная и конечная вершины микропрограммы ;

2. каждая операторная вершина отмечается единственным символом

3. две различные операторные вершины не могут быть отмечены одинаковыми символами.

На рисунке 5.19 отметки внутренних состояний автомата Мура проставлены рядом с операторными вершинами.

Рисунок 5.19 – Разметка ГСА по типу автомата Мура

Составим обратную структурную таблицу автомата Мура (таблица 5.7). Особенность структурных таблиц автомата Мура состоит в том, что в них столбец либо совмещен со столбцом , либо просто заполняется по столбцу . В данном примере рассмотрен второй вариант обратной таблицы.

Таблица 5.7– Обратная структурная таблица для автомата Мура без кодов состояний

h
1					1	–
2
3
4
5					1	,
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15

Далее кодируем состояния с использованием унитарного единичного кода. Соответствие состояний и их кодов приведено в табл. 5.8.

Таблица 5.8– Кодирование состояний автомата Мура на D -триггерах

	D-триггеры 7654321
a1 a2 a3 a4 a5 a6 a7	0000001 0000010 0000100 0001000 0010000 0100000 1000000

Данные коды переносим в обратную структурную таблицу, а также заполняем столбец F (табл. 5.9).

Таблица 5.9– Обратная структурная таблица для автомата Мура

h							7654321
1		1000000		0000001	1	–	0000001
2		0100000		0000001			0000001
3		0010000		0000001			0000001
4		0001000		0000001			0000001
5		0000001		0000010	1	,	0000010
6		0000010		0000100			0000100
7		0000010		0001000			0001000
8		0000100		0001000			0001000
9		0000010		0010000			0010000
10		0000100		0010000			0010000
11		0001000		0100000			0100000
12		0010000		0100000			0100000
13		0100000		1000000			1000000
14		0010000		1000000			1000000
15		0001000		1000000			1000000

Функции возбуждения Z_к и функция выхода Y_l автомата Мура находят по полностью оформленной структурной таблице автомата в виде дизъюнктивных нормальных форм:

Z_к = V а_m·Х_h(а_m,а_s), к;

(а_m,а_s)  h;

Y_l = V а_s, l.

где n и m – число сигналов возбуждения и исходных сигналов автомата соответственно; h – номер строки структурной таблицы, в столбце F(а_m, а_s) которой есть отметка сигнала возбуждения Z_К или в столбце Y(а_m, а_s) - отметка исходного сигнала Y_l. Терм (логическое произведение) а_m Х_h(а_m, а_s) включают в выражение Z_к, если сигнал возбуждения Z_к есть в столбце F(а_m, а_s) h-й строки таблицы автомата Мили.

Аналогично а_s нужно включить в выражение Y_l, если Y_l есть в столбце Y(a_m,a_s) h-й строки таблицы.

Функции выходов, исходя из таблицы 5.9, в базисах Буля и Шеффера будут иметь следующий вид:

;

;

;

;

;

.

Функции переходов, исходя из таблицы 5.9, в базисах Буля и Шеффера будут иметь следующий вид:

;

;

;

;

;

;

.

Уравнение для формирования синхросигнала:

.

Кроме того, необходимо предусмотреть установку элементов памяти в начальное состояние по включению питания (сигналы А и В), как в автомате Мили (рис. 5.10, 5.11, 5.12).

У триггеров будем использовать как прямые входы, так и инверсные. Прямые выходы триггеров будут соответствовать состояниям автомата, а инверсные выходы – инверсным значениям состояний. Это обеспечивает унитарное единичное кодирование состояний автомата.

Таблица 5.10 - Количество корпусов интегральных схем

Тип корпуса

Число корпусов

y1, y2, y4, y5, y6

y3

C

А, В

D7

D6

D5

D4

D3

D2

D1

Триг-геры

Точно

Округ-ленно

1x8 и-не

2x4 и-не

1/2

3x3 и-не

3/3

1/3

1/3

2/3+1/3

8/3

3

4x2 и-не

1/4

3/4

1/4

3/4

2/4

2/4

1/4

1/4+1/4

15/3

4

6x1 не

3/6

1/6

+1/6

5/6

1

Триггеры (2 в 1) Di,

7/2

7/2

4

Всего

12

При заполнении столбца D₁ табл. 5.10 стало ясно, что вместо схемы 2x4 и-не (рис. 5.20) можно воспользоваться неиспользованными частями других схем, а именно - 3x3 и-не, 4x2 и-не, 6x1 не, что показано в таблице +1/3, +1/4, +1/6. Такой способ реализации уравнения D₁ проиллюстрирован на рис. 5.21.

Рисунок 5.20 – Реализация уравнения D₁ с использованием схемы 2x4 и-не

Рисунок 5.21 – Альтернативная реализация уравнения D₁