Universidade Federal de Santa Catarina Centro Tecnológico Departamento de Informática e Estatística Curso de Graduação em Ciências da Computação

Transcrição

1 Universidade Federal de Santa Catarina Centro Tecnológico Departamento de Informática e Estatística Curso de Graduação em Ciências da Computação Lógica Programável INE 5348 Aula 5 Máquinas Seqüenciais Síncronas: Sincronismo com sinal de relógio, Análise de circuitos seqüenciais síncronos Modelos de Moore e de Mealy Síntese de Circuitos Seqüencias Síncronos Prof José Luís Güntzel guntzel@infufscbr wwwinfufscbr/~guntzel/ine5348/ine5348html

2 Observação Importante O Conteúdo destas transparências está detalhado na introdução do capítulo 4 e nas seções 43 e 44 da apostila Introdução aos Sistemas Digitais, de José Luís Güntzel e Francisco Assis do Nascimento, a qual encontra-se disponível gratuitamente em formato PDF no endereço wwwufpeledubr/~guntzel/isd/isdhtml Lógica Programável - semestre 27/2 slide 52 Prof José Luís Güntzel

3 Circuitos Seqüenciais Diagrama de Blocos Genérico entradas circuito combinacional saídas variáveis do estado atual elementos de memória variáveis do próximo estado Lógica Programável - semestre 27/2 slide 53 Prof José Luís Güntzel

4 Circuitos Seqüenciais Síncronos O Sinal de Relógio (clock) borda ascendente período (T) nível baixo nível alto borda descendente Exemplo: Um circuito síncrono é cadenciado por um relógio de 2 MHz Qual é o maior atraso para qualquer bloco que o compõem? T = 6 9 =,5x s = 5x s = 5ns 6 2x Hz Lógica Programável - semestre 27/2 slide 54 Prof José Luís Güntzel

5 Circuitos Seqüenciais Síncronos Diagrama de blocos entradas circuito combinacional saídas elementos de memória (flip-flops) variáveis do estado atual variáveis do próximo estado relógio (CK) Lógica Programável - semestre 27/2 slide 55 Prof José Luís Güntzel

6 Análise de Circuitos Seqüenciais Elementos para a análise (por ordem): Equações de excitação 2 Equações de estado e equações de saída 3 Tabela de próximo estado 4 Tabela de saída 5 Diagrama de transição de estados Vejamos um exemplo Lógica Programável - semestre 27/2 slide 56 Prof José Luís Güntzel

7 Análise de Circuitos Seqüenciais enciais Contador Módulo-4: esquemático cnt Exemplo 43 da apostila D Q Y C Q D Q C Q CK Lógica Programável - semestre 27/2 slide 57 Prof José Luís Güntzel

8 Análise de Circuitos Seqüenciais enciais Determinando as equações de excitação (entradas dos flip-flops) cnt D = cnt Q = cnt Q+ cnt Q D Q Y C Q D Q C Q CK Lógica Programável - semestre 27/2 D= cnt Q+ cnt Q Q+ cnt Q Q slide 58 Prof José Luís Güntzel

9 Análise de Circuitos Seqüenciais enciais Determinando as equações de excitação (entradas dos flip-flops) cnt D = cnt Q = cnt Q+ cnt Q D Q Y C Q Equação de um Flip-flop D: D Q C Q Q t+ = D t Então CK Lógica Programável - semestre 27/2 D= cnt Q+ cnt Q Q+ cnt Q Q slide 59 Prof José Luís Güntzel

10 Análise de Circuitos Seqüenciais enciais 2 Determinando as equações de estado (saída dos flip-flops) cnt Q t+ = cnt Q t + cnt Q t D Q C Q Y Y = Q Q D Q C Q Q t+ = cnt Q t + cnt Q t Q t + cnt Q t Q t CK Lógica Programável - semestre 27/2 slide 5 Prof José Luís Güntzel

11 Análise de Circuitos Seqüenciais enciais 3 Montando a Tabela de Transição de Estados Q t+ = cnt Q t + cnt Q t Q t+ = cnt Q t + cnt Q t Q t + cnt Q t Q t Entrada Estado atual Próximo estado cnt Q t Q t Q t+ Q t+ Lógica Programável - semestre 27/2 slide 5 Prof José Luís Güntzel

12 Análise de Circuitos Seqüenciais enciais 5 Desenhando o Diagrama de Estados cnt= QQ= Y= cnt= QQ= Y= cnt= cnt= cnt= cnt= QQ= Y= cnt= QQ= Y= cnt= Este circuito é um contador módulo-4 Lógica Programável - semestre 27/2 slide 52 Prof José Luís Güntzel

13 Contador Módulo-4: diagrama de tempos Exemplo 43 da apostila t t t 2 t 3 CK cnt Q Q Y Lógica Programável - semestre 27/2 slide 53 Prof José Luís Güntzel

14 Contador Módulo-4, versão : esquemático Exemplo 44 da apostila cnt A adição desta linha não modifica a computação do próximo estado, mas modifica a equação da saída D Q Y C Q D Q C Q CK Lógica Programável - semestre 27/2 slide 54 Prof José Luís Güntzel

15 Contador Módulo-4, versão 2: diagrama de estados Exemplo 44 da apostila cnt= / Y= QQ= cnt= / Y= QQ= cnt= / Y= cnt= / Y= cnt= / Y= cnt= / Y= QQ= cnt= / Y= QQ= cnt= / Y= Como agora a saída Y depende também da entrada cnt, o valor de Y precisa ser associado às arestas do diagrama Lógica Programável - semestre 27/2 slide 55 Prof José Luís Güntzel

16 Contador Módulo-4, versão 2: diagrama de tempos Exemplo 44 da apostila t t t 2 t 3 CK cnt Q Q Y Quando a entrada cnt muda para, a saída também muda para (de maneira assíncrona ) Lógica Programável - semestre 27/2 slide 56 Prof José Luís Güntzel

17 Modelo de Moore As saídas dependem apenas do estado atual entradas I I 2 I k CK D Q FF Q O lógica de próximo estado D 2 Q 2 FF 2 Q 2 lógica de saída O 2 saídas O n D 3 Q 3 FF 3 Q 3 Lógica Programável - semestre 27/2 slide 57 Prof José Luís Güntzel

18 Modelo de Mealy As saídas dependem do estado e de uma ou mais entradas entradas I I 2 I k CK D Q FF Q O lógica de próximo estado D 2 Q 2 FF 2 Q 2 lógica de saída O 2 saídas O n D 3 Q 3 FF 3 Q 3 Lógica Programável - semestre 27/2 slide 58 Prof José Luís Güntzel

19 Síntese de Circuitos Seqüenciais Exemplo : Projete um circuito contador binário módulo 4 capaz de contar no sentido crescente ( ) e no sentido descrescente ( ) A direção da contagem é determinada por uma variável de entrada denominada UP : Se UP = a contagem é no sentido crescente Se UP = a contagem é no sentido decrescente Além disso, este circuito possui uma entrada de habilitação denominada H: Enquanto H = a contagem pára Enquanto H =, a cada borda ativa do sinal de relógio a contagem avança no sentido selecionado (crescente ou decrescente, conforme o valor de UP ) Lógica Programável - semestre 27/2 slide 59 Prof José Luís Güntzel