Джон Ф.Уэйкерли Проектирование цифровых устройств. Том I (2002) (1095889), страница 207
Текст из файла (страница 207)
9.! б. В процессе, возбуждаемом сигналом 9.2. Примеры проектирования иа языке ЗГН(З(. 946 СЬОСК, первый оператор присваивания создает регистр т дяТА, а оператор саяе создает автомат с тремя состояниями. В конце программы выходной сигнал й определяется как результат простого комбинационною обнаружения состояния ОК, сцхж Ре~истр состояния Лстизв переходов (а) ссоск кв (Ь) Рис. 9.3. Структура конечных автоматов, подразумеваемая ЧН0(.-программами: (а) автомат Мура с комбинационной выходной логикой; (Ь) конвейеР- ный автомат Мили о выходным регистром КОВАРНОЕ ВРЕМ% При записи УНТ,-архитектуры, соответствующей схеме парис. 9.
8(Ь), очень важно добавить сигнал йгед в список чувствительности процесса. Действительно, значение Е определяется оператором сазе выходной логики как функция от значения Я сед. При первом исполнении процесса с приходом нарастающего фронта тактового сигнала значение Блед повсюду соответствует старому состоянию автомата. Это имеет место потому, что Блед является сигналом, вне переменной. Как было объяснено в разделе 4.7.9, сигналы, изменяющиеся внутри процесса, не принимают новых значений до тех пор„пока не будет сделан по крайней мере один элементарный сдвиг по времени после того, как процесс начал исполняться.
Помещая й ге д в список чувствительности, мы гарантируем, что процесс будет повторен, так что конечное значение х будет выработано с учетом нового значения и лед. 946 Глава 9. Примеры проектирования последовательностных схем Табл. 9.
З 6. Упрощенный подход к построению рассматриваемого конечного автомата средствами Ч НИ. атсЫСестите ааехавра атсЬ о1 ваехешр Ав туре Ятей суре 1в 11И1Т, ЬООК1ИС, ОК); в1Япа1 Ятей: Ятей Суре; в1Япа1 1автА: ЯТО 0001С„ Ьеятп ртосевв (сеОск) — ясаке-шась1пе всасев апя стапв1т1апв ЬеЯ1п 11 СЬО(Ж'етепс апс СЪОСК '1' <Ьеп 1авсА < А; сава Ятей 1в вЬеп 1И1Т => Ятей <= ЕООКТИО; вьеп ЕООк1ИО > 11 А 1авсА сьев Ятей < Ок; е1ве Ятей <= ЕООК1ИО; ев$11; вЬеп ОК > зт Я '1' СЬеп Ятей < ОК; е)в11 А=1автА тпеп Ятей < Ок; е1ве Зтеб < ЕООК1ИО; епд 11; вЬеп ответа => Ятей < 1И1Т; епд саве; епс 11; епо ртосевв; в1сь Зтея ве1есс — оперы ча1пев Ьавея оп атаке Е <= '1' иЬеп ОК, 'О' вЬеп ответа; епд евехатра атсЬ; Другим простым примером конечного автомата является «автомат, считающий число единиц».
Задача формулируется так; Построить тактируемый синхронный конечный автомат с двумя входами Х и У и одним выходом Е. Выходной сигнал должен равняться 1, если число единиц, поступивших на входы Х ну с момента запуска, кратно 4; в противном случае сигнал 1 должен равняться О. В табл. 7. ) 2 имеется составленная нами для этого автомата таблица состояний. Однако мы воспользуемся возможностями счета, предоставляемыми пакетом 1ЕВВ все 1о91с ат1<Ь, и напишем ЧН))Ь-программу для такого автомата непосредственно. Как всегда существует много способов решить эту проблему. Наше решение представлено в табл.
9.17. Мы выбрали такой способ, который позволяет проиллюстрировать несколько различных особенностей языка. Внутри архитектуры объявлен подтип СООИТЕЕ для двухразрядных величин типа ии я1ОИЕ О. Подсчитываемос число единиц хранится в сигнале СООНТ этого подтипа, а постоянная ЕЕЯΠ— » ч«я инициализации и пповердцэддчения СОСЕТ. 9.2. Примеры проектирования на языке УНРЬ 947 Табл. 9Л 7.'«НР1 -прог раммадля автомата, считающего число единиц 1дЬгагу 1ЕЕЕ; пве 1ЕЕЕ.вел 1оЕзс 1164.а11; пве 1ЕЕЕ.еьд 1обзс агзсл.а11; еаезту уопевспе 1а р Ь ( СЬОСК, ВЕЯЕТ, Х, у; зп ЯТО ЬООТС; Е: оас ЯТО !.001С ); епл; агсьзтесеиге )гопевспе агсь о1 уопеаспс 1в вцЬвуре СООИТЕВ Тв ОИЯХОИЕО (1 новпсс О); взЕпа1 СООИТ: СООИТЕВ; сопаеапс ЕЕВО: СООИТЕВ := "00"; ЬеЕ1п ргосева (С!.ОСК) ЬеЕЕп 11 СьОск'отеле апн СЬОск '1' сввп 11 ВЕЯЕТ = '1' СЬеп СОСЕТ < ЕЕВО; е1ве СООИТ <= СОПИТ + ('0', К) ь ('0', К); епс з1; ап6 11; епй ргосеве; 2 < '1' влеп СОСЕТ = ЕЕВО е1ве '0'; епд Чопеаспс агсЬ; В процессе применен обычный метод обнаружения нарастающего фронта сигнала СЬОСК.
Предложением "11" выполняется синхронный сброс, а предложением е1 в е осуществляется простое добавление О, 1 или 2 к содержимому СООИТ, в зависимости от значений Х и у. Напомним, что выражение вида "('0', Х)" — это массив-литерал; он образован здесь двумя элементами типа вс<! 1од1с: нулем '0' и текущим значением Х. Тип этого литерала совместим с типом СИЯТОИЕО, поскольку число элементов у них и их тип одинаковы; поэтому нх можно объединить операцией "+", определенной в пакете етн ! од1с аг1ь)т. Параллельный сигнальный оператор присваивания, расположенный вне процесса, вырабатывает ! на выходе типа Мура Е, когда значение СОПИТ равно О. С точки зрения синтеза оператор "11" и оператор присваивания значения сигналу СОСИ Т не обязательно порождают ком палтную и быстродействующую схему.
В случае простых средств синтеза это могут быть два 2-разрядных сумматора, соединенные последовательно. В табл. 9. ! 8 показан другой подход, при котором «умные» средства оказьщаются способными синтезировать более компактную схему инкрементирования для каждого из двух сложений. В любом случае, представление в виде альтернатив оператора саве позволяет двум сумматорам или схемам инкрементирования работать параллельно, а лля переключения на один из выходов в соответствии с выбираемой альтернативой можно воспользоваться мультиплексором.
948 Глава 9. Примеры проектирования последовательноотных схем Табл. 9.18. Другой вариант процесса для автомата, считающего число единиц ртосевв (СЬОСК) ча»1аЫе РЫЕБ: БТР ЬРСТС ЧЕСТОЕ (1 Со 2),' ЬеЕтп 11 СЬОСК'етвпт апо СЬОСК = '1' С)>еп ОЕЕБ .'- "(Х, У); 1 ЕЕБЕТ "- '1' сь СОСЕТ "- ЕЕЕР! в1ве саве ОКЕБ 1в в)>еп "01" ! "10" => СОРИТ < СООЕТ + "01"; впеп "11" > СРОЕТ <= СОСЕТ + "10"; вьвп осцегв > пп11; впо саве; епо >1; впа 11; епа ргосевв; Наш последний пример в этом разделе — конечный автомат, управляющий кодовым замком, из параграфа 7.4 (ниже выход Н!ИТ, имевшийся в исходном варианте, опущен): Построить такгируемый синхронный конечный автомат с олннм входом Х и одним выходом ()ЫЬК. Сигнал на выходе (ЕЧЬК должен принимать значение ! тогда и только тогда, когда Х равно 0 и последовательность значений входного сигнала Х на семи предшествующих тактах имела вид: 01! 01 ! 1.
В табл. 7.14 приведена составленная нами таблица состояний. Но мы снова применим другой, более наглядный подход. Примем во внимание, что в данном случае сигнал на выходе автомата в любой момент времени полностью определяется значениями его входного сигнала на последних восьми тактах. Поэтому при проектировании этого автомата можно использовать так называемый принцип «конечной памяти» (см. помещенное в рамку замечание в конце раздела 9.1.2).
В соответствии с этим принципом мы в яаном виде отслеживаем семь последних значений входного сигнала и вырабатываем выходной сигнал как комбинационную функцию этих значений. В табл.9.19 приведена 7Н()Ь-программа, реализующая этот принцип. Архитектура содержит процесс, осуществляющий слежение за семью последними значениями Х с помощью конструкции, являющейся, по существу, регистром сдвига, в котором бит на позиции с номером 7 представляет собой самое старое значение Х. (Напомним, что оператор "а" в языке >гН1)Ь выполняет конкатенацию массивов ) расположенный вне процесса параллельный сигнальный оператор присваивани~ вырабатывает 1 на выходе типа мили 0))ьк, когда х равен О, а семь предыдуших битов согласуются с ожидаемой комбинацией.
9.2. Примеры проектирования на языке ЧНОЬ 9Е9 Табл. 9.19. ННРЬ-программа, реализующая принцип конечной памяти при- менительно к конечному автомату, управляющему кодовым замком Хзьгагу 1ЕЕЕ; пве 1ЕЕЕ.вгб 1оЯзс 11б4.а11; епгзсу усошвхсК зв ротс ( С1ОСК, КЕЯЕТ, Х: зп ЯТР 10610„ ОНЬК: оцг ЯТР 10010 ); епо; агсЬзсесспге Чсошьхсх аг<Ь ох Чсошбхсй 1в езКПа1 ХН1ЯТОВТ: ЯТР 10010 ЧЕСТОВ (7 г)онаго 1); сопвсапс СОИВТИАТ10Н: ЯТР 10010 УЕСТОВ (7 пояпго 1) : "0110111"; Ьеязп ргосевв (СЬОСК) Ьебзп 11 ССОСК'ечепг апй С10СК " '1' ГЬеп 1 НЕЯЕТ '1' 1Ь ХНХЯТОВУ < "000ОООО"; е1ее ХН1ЯТОНТ <= ХН1ЯТОВТ(б сового 1) а Х; епг) 11; епб 11; епб ргосевв; ОН1К <= '1' вЬеп (ХН1ЯТОВХ СОИВ1ИАТТОМ) апс) (Х '0') е1ве '0'; епб УсошЬТ<М агсЬ; 9.2.2. Задние огни автомобиля марки Гого ТМпбегЫгсз В параграфе 7.
5 был описан и построен автомат для управления задними огнями автомобиля марки г огб ТЬппбегЬ|ггг. В табл. 9.20 представлена соответствующая уНР1 -программа. Переходы автомата из одного состояния в другое происходят точно так же, как это изображено в виде диаграммы состояний парис. 7.64. Применена запись состояний в форме выходного кода; это оказывается возможным, поскольку каждому из состояний автомата соответствует своя комбинация значений выходных сигналов, зажигающих задние фонари. 950 Глава 9. Примеры проектирования последователъностиых схем ВОЗМОЖНЫЕ УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ При описании конечного автомата на языке ЧНА)Л нет необходимости в явном присваивании следующего состояния, если оно остается тем же самым состоянием, в котором автомат уже находится.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
