Джон Ф.Уэйкерли Проектирование цифровых устройств. Том I (2002) (1095889), страница 108
Текст из файла (страница 108)
5.66). В качестве наиболее очевидного варианга можно было бы применить 4-входовую схему ИЛИ, соединенную с выходами У. Однако для повышения быстродействия мы использовали ннвертирующий вентиль — 4-входовую схему И-НЕ, подключенную к выходам т' 1..
Это исключает задержку, вносимую двумя ннверторамн: один из них применен внутри микросхемы *151 для получения сигнала т' из г' ь, а вторая инвертнрующая схема- это та, которая используется для реализации функции ИЛИ на основе базовой схемы ИЛИ-НЕ в КМОП- илн ТТЛ-вентилях. 472 Глава В. Практическая разработка схем комбинационной логики мультиллексор демулыиллексор (а) ВЙСА 08ТА ВЙСВ 08ТВ 08ТС ВНСС ОВТ2 ВЙС2 ВЙСВЕ1 РВТВЕЬ (Ь) ВЙСА ВЙСВ ВЙСС 08ТА ОВТВ РВТС ВЙС2 РВТ2 ВЙСВЕь 08ТВЕь Рнс. б. 87. Мультиплексор, работающий на шину, и демультиплексор, получаю- щий сигнал с шины.
(а) эквивалентная схема в виде переключателей, (Ь) блок- схема с условными обозначениями 5.7.3. Мультиплексоры, демультиплексоры и шины Чтобы выбрать один из л источников данных для передачи нх по шине, можно воспользоваться мультиплексором. Чтобы направить данные к одному из лт адресатов на приемном конце шины, можно применить делтультлиплексор (с)етитутрйхег). Такая система с 1-разрядной шиной изображена в виде переключателей на рис. 5.67(а). В блок-схемах мультиплексоры и демультиплексоры часто изображают в виде трапеций [рис. 5.67(Ъ)1, чтобы наглядно показать, как сигналы одного, выбранного нз многих, источника данных поступают на шину и направляются к тому или иному адресату, выбранному нз многих адресатов.
Функция, реализуемая демультиплексором, прямо противоположна функции, выполняемой мультиплексором. Например, 1-разрядный демультиплексор с л выходами имеет один вход данных н л входов выбора одного из и = 2' выходов данных. При нормальной работе сигналы на всех выходах, кроме выбранного, равны О; данные на выбранном выходе совпадают с данными на входе. Это определение можно обобщить на Ь-разрядный демультиплексор с л выходами; у такого демультиплексора Ь входов данных, и в нем с помощью л сигналов на входах выбора выбирается один из и = 2' наборов с Ь выходами данных в каждом. В качестве демультиплексора можно применять полный дешифратор с вхолом разрешения, как показано на рис.
5.68, Вход разрешения дешифратора подключается к линии данных, а от сигналов на входах выбора зависит, на какой из его выходных линий сигнал будет определяться битом данных. Сигналы на остальных выход- ВЛ. Мультиплексоры 473 ных линиях имеют неактивный уровень. Таким образом, микросхему 74х139 можно использовать как 2-разрядный демультиплексор с 4 выходами с низким активным уровнем сигналов на входе данных и на выходах, а дешифратор 74х138 можно применять как 1-разрядный демультиплексор с 8 выходами. Обычно в каталоге производителя эти ИС и на самом деле обозначаются как «дешифраторы/демультиплексоры». дешифратор зхз 1о имзз впсодтд озтоодтд ОЗТ1ОАТА ОЗТ2ОАТА овтзодтд внсодтд ь озтоодтд ь ОЗТ1ОАТА Ь ОЗТ2ОАТА Ь озтзодтд,ь Озган ОЗТЗЕ1.1 ОЗТЗЕ1.0 ОЗТЗЕ1.1 (а) (Ь) Рис.
5.68. Применение полного дешифратора 2х4 в качестве 1-разрядного демультиплексора с 4 выходами: (а) стандартный дешифратор; (Ь) демультип- лексор74х189 5.7.4. Описание мультиплексоров на языке АВЕ~ и их реализация в ПЛУ Мультиплексоры очень просто проектировать, испсшьзуя язык АВЕ1. и комбинационные ПЛУ. Например, функции 2-разрядного мультиплексора с 4 входами 74х153 можно в точности реализовать с помощью ИС РА1.16Ь8, как показано на рис. 5.69 и в табл. 5.37.
Стоит отметить некоторые особенности проектирования на основе ПЛУ и их программирования: ° Имена сигналов в программе на языке АВЕЬ немного изменены по сравнению с именами сигналов, указанных на входах и выходах мультиплексора 74х153 на рис. 5.65, так как в языке АВЕЬ не разрешается использовать цифру в качестве первого символа в имени сигнала. ° Мультиплексор 74х!53 имеет двенадцать входов, в то время как у РАЬ16Ь8 только десять входов.
Поэтому роль двух входов мультиплексора типа '153 играют выводы 1/О ИС 16Ь8, которые теперь не пригодны для использования в качестве выхольв. о Выходамимультиплексоратипа'153(1ун2/) назначены выводы 19 и 12 микросхемы 16Ь8, которые только итогут бить выходами. Этот вариант предпочтительнее по сравнению с использованием в качестве выходов выводов 1/О; прн имеющихся возможностях лучше в качестве резервных оставить выводы 1/О„чем выводы, которые могут служить только выходами. ° Хотя равенства в программе мультиплексора написаны во вполне естественной форме суммы произведений, они прямо не отображаются на структуру ИС 16Ь8 из-за наличия инвертора между матрицей И-ИЛИ и фактическими выводами выходов. Поэтому транслятор языка АВЕЬ должен инвертировать равенства табл 5.37 и затем свести результат к виду «сумма произведений».
В случае ИС ОАЬ16Ч8 можно использовать любой вариант равенств. 474 Глава 5. Практическая разработка схем комбинационной логики рис. 5.69. Схема РАЕ16С8 в качестве д мультиплексора типа 74х153 В У2 274Х133 Табл. 5.37. Программа на языке АВЕ1 для 2-разрядного мультиплексора с 4 входам н типа 74х153 Хпрпс апп оперпз рзпв А, В, С1„1., С2 1. С10, С11, С12, С13 С20, С21, С22, С23 71, У2 р1п 17, 18, 1, 6; рзп 2, 3, 4, Б; р1п 7, 8, 9, 11; рйп 19, 12 1всуре 'соа'; " Асезте-1ете1 соптехвйоп С1 " !С1„1.; С2 = 102 1.; еопас1опв 71 01 й ( 'В й 1А й С10 Я 1В й А й С11 Я В й 1А й С12 Е В й А й С13); У2 С2 й ( 1В й 1А й С20 Е 1В й А й С21 Я В й 1А й С22 Е В й А й С23); епп Е74Х153 Еще проще выразить функции мультиплексора, используя наборы и отношения языка АВЕЕ.
В табл. 5.39, например, приведена программа на языке АВЕЕ для 4- входового 8-разрядного мультиплексора. В ней отсутствует оператор с)еч1се, потому что у этой функции слишком много входов и выходов, чтобы ее можно было реализовать в каком-либо ПЛУ из числа тех, какие были описаны нами до сих пор. аопп1е Е74Х153 сзе)е '74х153-11ке вп1САР1ехех РЫ) Е74Х153 ает1се 'Р161.8'; 61 С10 С11 С12 С!3 62 Ь С20 С21 С22 С23 5.7. Мультиплексоры 475 Однако совершенно очевидно, что таким образом всего лишь несколькими строка- ми программы можно задать мультиплексор любых размеров.
й 1С10 й !С11 й !С12 й !С13 й !С20 й 1С21 й 1С22 й !С23 Табл. 5.39. Программа на языке АВЕЬдля 4-входового 8-разрядного мульти- плексора аоаи1е аих41паЬ »1»1е '4-1при», 8-ЬА» яаИе ви1»йр1ехек РЖ' 1при» ап6 ои»ри» р1пв 1С рйп; 81..80 р1п; А1..А8, 81..88, С1..С8, 01..08 рйп; У1..УЗ р1п Ав»уре 'соа'; " Ои»ри» епаЬ1е тот У Ьив " Зе1ес» 1при»в, 0-3 ==> А-Р " 8-Ь1» 1при» Ьивев А, В, С, 0 " 8-Ьй» »Ьгее-в»а»е ои»ри» Ьив " Яе»в ЗН.
= [81..80); А = [А1..АЗ); В = [81..ВЗ); С = [С1..08); Р = В)1 РЗ)1 У = [У1..78); еоиа»1опв У.ОЕ 0; ИНЕИ (ЗЕЬ = О) ТНЕИ У = А; И.ЗЕ ИНЕИ [ЗЕ1. - 1) ТНЕИ У В; Е.ЗЕ ИНЕИ [ЗЕ1. = 2) ТНЕИ У С; ЕЬЗЕ ИНЕИ (ЗЕЬ = 3) ТНЕИ У = 0; епа аих41п8Ь Аналогично, используя язык АВЕ[., легко построить специализированный мультиплексор согласно техническим требованиям заказчика. Предположим, например, что вам необходима схема, выбирающая с помощью трех управляющих битов одну из четырех 18-разрядных входных шин д, В, С и 0 для передачи с нес данных иа 18-разрядную выходную шину Р согласно табл.
5.40. Число комбинаций управляющих битов больше, чем число входов мультиплексора, так что стандарт- !У1= ( я я в я !У2 [ в я я в !В й !А !Вй А В й!А В й А 01); !В й !А 'Вй А В й!А В й А 02) 1 Табл. 5.38. Инвертированные выражения для сигналов иа выходах 2-разрядного мультиплек- сора с 4 входами типа 74х153 476 Глава 6. Практическая разработка схем комбинационной логики ный 4-входовой мультиплексор не полностью удовлетворяет заданным условиям (см. задачу 5.61). 4-входовой 3-разрядный мультиплексор с требуемым режимом работы можно рвзрвбогать так, чтобы он вписался в одну микросхему РАЫ6Ь8 или С АЫ 6Ч8, как показано на рис.
5 70 и в табл. 5 41, а для того чтобы построить 18- разрядный мультиплексор, можно воспользоваться шестью экземплярами таких 3-рззрядных устройств. В качестве альтернативы можно применить одно ИЛУ ббльшнх размеров. В любом случае программа на языке АВЕЬ очень легко модифицируется применительно к различным критериям выбора. Табл. 6.40. Правила выбора входа специализированного 4-входового 18-разрядного мультиплексора Выбираемый Зг З! ЗО вход 0 0 0 А О 0 1 В О 1 0 А 0 1 1 С 1 0 О А О 1 0 1 ! 0 А ! 1 ! В Рис. 6.70.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
