Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 5)

3. Каково отображение кода А в код В ? Для решения задачи необ­ходимо установить однозначное соответствие между кодом В и кодом А. Это соответствие определяется многими факторами: удобством оценки, необходимостью передачи на уровне помех, требованиями использова­ния кодов для обнаружения и исправления ошибок, удобством индика­ции и многими другими факторами.

Прежде всего определим разрядность выходного кода. Выходной код В{1:k} (двоичный позиционный код) по заданию равен числу единичных символов кода А{1:32}. Легко заметить, что максимальное число "единиц", равное 32, потребует формирования шестиразрядного выходного кода B{1:6}, так как (32)₁₀ = (100000)₂ что потребует 6-ти разрядной выходной шины.

Итак, задание на проектирование может быть выражено в виде функциональной схемы и эпюр напряжения, изображенных на рис. 2.1. Входные данные приходящие по шине A{1:32} сопровождаются управляющим сигналом СТРОБ (передний фронт сигнала СТРОБ совпадает с установившимся сигналом на шине A). Выходные данные В{1:6} формируемые устройством сопровождаются управляющим сигналом УСЧИТ (передний фронт сигнала УСЧИТ совпадает с установившимся сигналом на шине B), что бы последующие устройства знали в какой момент времени необходимо считать результат работы нашего устройства. Считывание данных происходит по переднему фронту управляющих сигналов.

Примем, что в разрабатываемом устройстве не требуется введе­ния внутренней индикации, и не будем пока накладывать никаких ограничений на потребляемую устройством мощность и, следовательно, на выбор оптимальной элементной базы. Эти вопросы могут быть реше­ны при дальнейшей работе над заданием.

2.2. РЕГИСТРОВАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ УСТРОЙСТВА

В основу построения регистрового варианта устройства положим идею преобразования параллельного кода в последовательный с после­дующим счетом числа единичных символов. Такое преобразование долж­но начинаться с момента прихода входного кода и сигнала СТРОБ и за­канчиваться моментом окончания счета единичных символов с генераци­ей импульса считывания. Таким образом, задача преобразования распа­дается на две подзадачи: преобразование параллельного кода в после­довательный и получение выходного кода с формированием УСЧИТ.

Первая подзадача решается двумя путями: первый состоит в ис­пользовании мультиплексора, второй - сдвигового регистра. Первый вариант требует фиксации входного кода на все время преобразования. Второй вариант является более универсальным. Для его реализации достаточно выставить входной код А{1:32} на время сигнала СТРОБ. В учебном пособии рассмотрим только второй вариант, хотя первый ва­риант также представляет интерес и может быть проработан в курсо­вой работе как альтернативный вариант.

Вторую подзадачу - формирование выходного кода - можно решить путем подсчета количества единичных бит проходящих через выходной разряд регистра. Окончанием анализа может быть либо проход по всем 32-м разрядам, либо очищение регистра от единичных символов в процессе сдвига. Первый вариант потребует установки до­полнительного счетчика циклов, второй вариант - введения схемы ана­лиза содержимого регистра на нулевое значение. При несколько боль­ших затратах второй вариант обеспечивает в среднем более быстрое преобразование, поскольку последние нули кода преобразованию не подвергаются. Примем второй вариант определения конца преобразования в качестве рабочего, тогда, естественно, применение сдвигово­го регистра становится обязательным.

2.3.1. Разработка схемы алгоритма и составление операционного описания

Можно предложить следующий алгоритм формирования выходного кода:

1. Конечное число единичных разрядов принимается за ноль.

1. Слева направо в коде А подсчитывается число единичных разрядов.

1. Если в коде А еще имеются единичные разряды, повторяется пункт 2; в противном случае процедура заканчивается.

Примем, что входной код А{1:32} записывается в сдвигающий ре­гистр РГД{1:32}, который обеспечивает просмотр всех разрядов ко­да А, начиная с первого А{1}. Это организуется засылкой в разряд РГД{1} значений разрядов РГД{2}, РГД{3} и т.д. путем сдвига ко­да регистра на один разряд влево. Будем подсчитывать число единичных разрядов в счетчике единиц СЧЕ{1:6}. Формировать выходной код будем прямо из счетчика СЧЕ{1:6}.

Работу устройства организуем следующим образом. В начале ожидаем прихода управляющего сигнала СТРОБ, как только СТРОБ пришел - обнулим содержимое счетчика единиц и запишем входной код А в регистр РГД. В случае если РГД=0 завершаем процесс анализа. Проанализируем значение первого разряда регистра РГД (РГД{1}). Если он равен единице, то произведем счет единиц и подготовим устрой­ство к работе в следующем цикле - сдвинем содержимое регистра РГД влево на один разряд с записью в освободившийся разряд нуля. Прове­рим, не равен ли РГД нулю. Если РГД равен нулю, то закон­чим процесс, если нет - продолжим его для следующего разряда вход­ного кода.

Завершение работы устройства связано с просмотром всех установленных (в 1) разря­дов входного кода, что определяется появлением признака РГД = 0.

Схема алгоритма преобразования по выбранному варианту изобра­жена на рис. 2.4.

Предложенный алгоритм может быть трансформирован в алгоритм функционирования операционного устройства, если его шаги будут вы­ражены в терминах работы операционных элементов. Операционное описа­ние синтезируемого устройства представлено на рис. 2.5.

В теле процедуры микропрограм­мы у переменных РГД и СЧЕ опущено поле разрядности. В этом случае его значение берется из раздела описа­ния переменных микропрограммы. Под воздействием сигнала УСЧИТ не выпол­няется никакой операции. Этот факт отображается записью символа ";" вслед за символом ":", что равно­сильно введению пустой микроопера­ции.

Анализ микропрограммы показы­вает, что сигналы УЗАП и УН эквива­лентны и их можно заменить одним сигналом УЗП: УЗП = УЗАП = УН. Про­верку на ноль содержимого регистра РГД можно осуществить с помощью опе­рации ИЛИ-НЕ (стрелка Пирса):

Текст микропрограммы, учитывающий вышесказанное, представлен на рис. 2.6.

2.3.2. Разработка функциональной схемы устройства

Функциональная схема операционного автомата(ОА), составленная в соответствии с микропрограммой 2, изображена на рис. 2.7.

Задачи, решаемые управляющим автоматом, достаточно просты: он генерирует управляющие сигналы сдвига УСДВ до момента появле­ния признака обнуления Р2, после чего формирует импульс считыва­ния УСЧИТ. УА может быть построен как c жесткой логикой, так и с программируемой логикой. Рассмотрим оба способа реализации.

Управляющий автомат с жесткой логикой

УА с жесткой логикой реализуется либо в виде классического конечного автомата, либо в виде распределителя импульсов. Конеч­ный автомат может быть построен и как автомат Мура, и как автомат Мили. Построение графов пе­реходов и выходов УА осу­ществляется на основании от­меченных граф-схем алгорит­мов [17]. На рис. 2.8 пост­роены граф-схемы алгоритмов для автоматов Мура (а) и Мили (б), соответствующие микропрограмме 2 на рис.2.6 и учитывающие тот факт, что сигналы УСЧ и УСДВ являются совместными. Метки a_i, отоб­ражаются в состояния автома­тов, условия P1, Р2, Р3 определяют значения входных сигналов, а управляющие сиг­налы - значения выходных сигналов автоматов.

Графы переходов для автоматов Мура и Мили, полученные из граф-схем алгоритмов, изображены на рис. 2.9, а и б.

Сравнение графов автомата Мура и Мили позволяют сделать вывод о целесообразности построения управляющего устройства как автомата Мили, поскольку последний имеет всего два внутренних состояния и реализуется на одном триггере. В качестве последнего возьмем Д-триггер.

Осуществляем построение таблицы переходов и выходов на основании выбранного графа переходов (автомата Мили) – таблица 3.

Воспользуемся таблицей кодирования внутренних состояний автомата

и построим кодированную таблицу переходов и выходов:

На основании кодированной таблицы переходов и выхо­дов УА (табл. 5) полу­чим функцию возбуждения D триггера (расписываются все переходы в состояние 1) и выражения для управляющих сиг­налов:

D = P1 ∙ Q + P2 ∙ P3 ∙ Q + P2 ∙ P3 ∙ Q = P1 ∙ Q + P2 ∙ Q,

У ЗП = P1 ∙ Q,

Характеристики

Список файлов книги