Digitalteknik 7.5 hp distans: 5.1 Generella sekvenskretsar 5.1.1

Digitalteknik 7.5 hp distans: 5.1 Generella sekvenskretsar 5.1.1 Från Wikipedia: Sekvensnät Ett sekvensnäts utgångsvärde beror inte bara på indata, utan även i vilken ordning datan kommer (dess sekvens). Därför består ett sekvensnät av ett kombinatoriskt nät och ett minne som återkopplas till nätet. Minnet lagrar vilket tillstånd som sekvensnätet befinner sig i, och är i form av ett antal vippor, tex D-vippor. Det kombinatoriska nätets uppgift är att läsa av det nuvarande tillståndet och insignaler, för att sedan avgöra vilket nästa tillstånd ska vara. Figur 5.5 Sekvenskrets av typ Moore

Digitalteknik 7.5 hp distans: 5.1 Generella sekvenskretsar 5.1.2 Sekvensnät kallas ofta tillståndsmaskiner, Finite State Machines (FSM) Varianter av Moore FSM: CLK Register Insignaler Kombinations krets Kombinations krets Utsignaler Reset Mooremaskin,normal CLK Register Insignaler Kombinations krets Utsignaler Reset Mooremaskin, utsignaler = tillstånd

Digitalteknik 7.5 hp distans: 5.1 Generella sekvenskretsar 5.1.3 Varianter av Moore FSM forts: CLK CLK Register Register Insignaler Kombinations krets Kombinations krets Utsignaler Reset Reset Mooremaskin, med synkrona utgångar CLK Register Kombinations krets Utsignaler Reset Mooremaskin, utan utsignaler, autonom

Digitalteknik 7.5 hp distans: 5.1 Generella sekvenskretsar 5.1.4 Realisering av en sekvenskrets av typ Moore Specifikation: Sekvenskretsen har en insignal x och en utsignal u samt en klocksignal. Sekvenskretsen skall detektera förekomsten av minst 3 på varandra följande ettor på insignalen x x: 011011101011111000001011100.. u: 000000100000111000000000100..

Digitalteknik 7.5 hp distans: 5.1 Generella sekvenskretsar 5.1.5 Namn på tillstånd / Utsignalens värde Pilen markerar övergång omedelbart efter aktiv klockflank. Övergången styrs av insignalens värde (x=0 i figuren).

Digitalteknik 7.5 hp distans: 5.1 Generella sekvenskretsar 5.1.6

Digitalteknik 7.5 hp distans: 5.1 Generella sekvenskretsar 5.1.7 Tillståndsdiagram Tillståndstabell

Digitalteknik 7.5 hp distans: 5.1 Generella sekvenskretsar 5.1.8 Kodad tillståndstabell Insignaler utsignaler q1 q0 x q1+ q0+ 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 0 0 1 1 1 0 1 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1

Digitalteknik 7.5 hp distans: 5.1 Generella sekvenskretsar 5.1.9 Insignaler utsignaler Karnaughdiagram för q1+, qo+ och u q1 q0 x q1+ q0+ 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 0 0 1 1 1 0 1 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1

Digitalteknik 7.5 hp distans: 5.1 Generella sekvenskretsar 5.1.10 Kretsschema för sekvenskretsen Observera AND-OR nät följt av register (D-vippor)

Digitalteknik 7.5 hp distans: 5.1 Generella sekvenskretsar 5.1.11 Tillståndskoden kan väljas godtyckligt. Enda kravet är att koden är olika i alla tillstånd. Exempel: Kretsschemat blir olika för olika kodning. I VHDL sker kodningen oftast automatiskt.

Digitalteknik 7.5 hp distans: 5.1 Generella sekvenskretsar 5.1.12 Realisering av en sekvenskrets fundamentala steg 1. Specifikation 2. Tillståndsdiagram/tillståndstabell 3 Tillståndskodning 4. Booleska uttryck för nästa tillstånd och utsignaler 5. Kretsschema Att göra specifikationen och ett riktigt tillståndsdiagram kan vara svårt. De andra punkterna är enbart arbete eller görs med programvara.

Digitalteknik 7.5 hp distans: 5.1 Generella sekvenskretsar 5.1.13 Antag att insignalen är 1 konstant Moore FSM: Utsignalen är 1 omedelbart efter den tredje klockflanken 0 S0 0 1 0 S1 0 1 S2 0 1 S3 1 1 Utsignalen i S3 är: Alltid 1 0 0 Mealy FSM: Utsignalen är 1 innan den tredje klockflanken 0/0 S0 1/0 0/0 S1 1/0 S2 1/1 Utsignalen i S2 är: 1 om insignalen är 1 0 om insignalen är 0 0/0

Digitalteknik 7.5 hp distans: 5.1 Generella sekvenskretsar 5.1.14 Mealymaskin, varianter Utsignaler Insignaler Kombinations krets Register CLK Reset Mealymaskin, normal CLK Utsignaler Insignaler Kombinations krets Register CLK Reset Reset Mealymaskin med synkrona utgångar

Digitalteknik 7.5 hp distans: 5.1 Generella sekvenskretsar 5.1.15 Realisering av en sekvenskrets av typ Mealy: Omvandlare Gray- till Binär-kod Tillståndsdiagram

Digitalteknik 7.5 hp distans: 5.1 Generella sekvenskretsar 5.1.16 Antalet tillstånd kan minimeras (ingår inte i kursen) Minimerat tillståndsdiagram

Digitalteknik 7.5 hp distans: 5.1 Generella sekvenskretsar 5.1.17 Tillståndstabell

Digitalteknik 7.5 hp distans: 5.1 Generella sekvenskretsar 5.1.18 Observera utsignalens placering i tabellen Vad är utsignalen i s2 = 010?

Digitalteknik 7.5 hp distans: 5.1 Generella sekvenskretsar 5.1.22 Exempel 5.1 sid 234 2-komplementet kan även bildas med en kombinationskrets. Med en sekvenskrets kan antalet bitar vara stort.

Digitalteknik 7.5 hp distans: 5.1 Generella sekvenskretsar 5.1.23 Ex 5.1 forts 2-komplementet kan bildas enligt den alternativa regeln: Leta upp den minst signifikanta ettan i binärtalet. Invertera alla siffror till vänster om denna. Regeln är ovanlig men den är användbar för att konstruera ett tillståndsdiagram för 2-komplementomvandlaren X matas in med de minst signifikanta bitarna först 10001000 => 01111000; (01110111+00000001= 01111000) Lösning med kretsschema, se sidorna 236-237

Digitalteknik 7.5 hp distans: 5.1 Generella sekvenskretsar 5.1.24 Manuell lösning av exempel 5.1

Digitalteknik 7.5 hp distans: 5.1 Generella sekvenskretsar 5.1.25 Tillståndsdiagram kan omvandlas Mealy Moore

Digitalteknik 7.5 hp distans: 5.1 Generella sekvenskretsar 5.1.26 Moore FSM X = 10100 Inmatas i omvänd ordning. Efter flank 6 är omvandlingen klar

Digitalteknik 7.5 hp distans: 5.1 Generella sekvenskretsar 5.1.27 Mealy FSM X = 10100 Inmatas i omvänd ordning. Innan flank 6 är omvandlingen klar