13. Синтез управляющих автоматов

13.1 Уа Мура

Для синтеза УА исходными данными служит алгоритм управления, представленный в графическом виде, т.е. ГСА, в операторных вершинах которой записаны наборы МО.

Общая структура автомата Мура следующая:

СФВП – схема функции возбуждения памяти автомата. Формирует функции ;

РП – регистр памяти, запоминает код состояния;

DC – дешифратор состояний;

СФМО – схема формирования микроопераций, формирует функцию .

Методика синтеза автомата Мура:

1. Отметка состояний автомата на ГСА.

2. Кодирование состояний.

3. Формирование таблицы переходов автомата.

4. Формирование функций возбуждения памяти.

5. Формирование функций выходных сигналов.

6. Синтез логической схемы УА Мура.

Пусть задан алгоритм управления в виде ГСА:

1. Отметка состояний

Начальная и конечная вершина отмечаются состоянием a₀.

Состоянием a_i в автомате Мура отмечаются каждая операторная вершина. Множество состояний в данном примере: A={a₀,…,a₃}, М=4.

Необходимая разрядность кода состояния:

R=]log₂M[

В нашем случае необходимо 2 бита и 2 триггера: R=]log₂4[=2 => {Q₁ Q₂}, т.к. каждый бит кода формируется на выходе одного триггера.

2.Таблица кодов состояний:

am	Q1	Q2
a0	0	0
a1	0	1
a2	1	0
a3	1	1

3. Таблица переходов автомата Мура:

Текущее состояние		Последующее состояние		Х	У	Di
Состояние	Код	Состояние	Код
a0	00	a1	01	1	-	D2
a1	01	a1	01	x1 x2	y1 y2	D2
		a2	10		y1 y2	D1
		a3	11		y1 y2	D1 D2
a2	10	a3	11	1	y2 y3	D1 D2
a3	11	a0	00	1	y1 y3	-

4. Формирование функций возбуждения памяти (ФВП):

5. Формирование функций выходных сигналов (ФВС) (микроопераций).

6. Логическая схема автомата Мура:

Код нулевого состояния задается на выходах триггера по сигналу Start.

13.2 Уа Мили

Различают три основных типа схемного изображения устройств:

1. Структурная схема – наиболее общее обозначение составляющих частей схемы и связей между ними.

2. Функциональная схема

3. Принципиальная схема.

Функциональная схема показывает логическую последовательность и взаимосвязь элементов устройства. Степень подробности функциональной схемы может быть различной (в порядок от структурной до принципиальной).

Управляющий автомат Мили характеризуется следующими функциями:

1. Функция перехода ;

2. Функция выходных сигналов .

Общая структура автомата Мили следующая:

СФВС – схема формирования выходных сигналов.

Методика синтеза автомата Мили включает те же пункты, что и методика синтеза автомата Мура.

Пример:

Шаг 1. Отметка состояний автомата Мили.

Состояние a₀ отмечается до начала и после конца выполнения алгоритма.

Состояние a_i автомата Мили отмечается вход каждой вершины, которая следует за операторной (или наоборот операторных вершин).

В общем случае число состояний автомата Мили меньше числа состояний автомата Мура. Множество состояний в данном примере: A = {a₀, a₁}, М = 2. Необходимая разрядность кода состояния:

R = ]log₂2[ = 1  {Q₁}, то есть требуется один триггер памяти.

Шаг 2. Таблица кодов состояний:

am	Q1
a0	0
a1	1

Шаг 3. Таблица переходов автомата Мили:

Текущее состояние		Последующее Состояние		Х	У	Тi
Состояние	Код	Состояние	Код
a0	0	a1	1		y1 y2	T1
		a1	1		y2 y3	T1
		a1	1	x1 x2	y1 y3	T1
a1	1	a0	0		y1 y3	T1
		A0	0	x3	y2	T1

Шаг 4. ФВП:

Шаг 5. ФВС (МО).

Шаг 6. Логическая схема автомата Мура: