Q1 D. CK Qn CK Q1. E3x - Presentazione della lezione E3

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1 E3x - Presentazione della lezione E3 1/1- Obiettivi» ivisori di frequenza e contatori asincroni» Contatori sincroni» Shift register e convertitori SIPO e PISO» Concetto elementare di macchina a stati finiti (FSM)» Analisi di FSM temporizzate E3a CONTATORI ASINCRONI 1/4- ivisore di frequenza 1 2 n n 1 2 l uscita di ogni stadio divide la frequenza di clock per due; con m stadi si puo dividere per 2 m

2 E3a CONTATORI ASINCRONI 2/4- Il divisore visto come contatore Consideriamo le uscite 1, 2... (oppure n1, n2) come bit di un numero; se portiamo il valore di tale numero in funzione del numero d ordine del colpo di clock, troviamo: clock n 2 1 n2 n Il circuito funziona come contatore asincrono (ripple counter) Se il contatore ha m stadi, l uscita piu significativa (nm) commuta rispetto al fronte del clock con un ritardo t = m t _FF dove t _FF e il ritardo _n del flip flop. Il periodo del deve essere > m t _FF E3a CONTATORI ASINCRONI 3/4- Esempio di contatore con -FF Realizzare un contatore asincrono a tre stadi con flip flop di tipo negative-edge-triggered n n n 1 2 3

3 E3a CONTATORI ASINCRONI 4/4- Analisi del contatore 3-stadio E3b CONTATORI SINCRONI 1/3- Esempio con -FF 4-stadio anche questo e un contatore, e di tipo sincrono, poichè l uscita di ogni stadio commuta sincrona con il fronte di discesa del. al terzo FF in poi tutti gli stadi sono uguali la massima frequenza di funzionamento e legata soltanto -al ritardo dell AN -al ritardo -> del singolo FF

4 E3b CONTATORI SINCRONI 2/3- Forme d onda nel tempo E3b CONTATORI SINCRONI 3/3- f max di utilizzo Consideriamo il passaggio dal 7 all 8 -per la costruzione dell impulso 4 si usa l AN di 3 e di 3 -il 4 deve essere costruito prima che scenda il fronte 8 -l uscita 4 è ritardata rispetto al fronte 7 di t _ + t AN + t AN quindi T > t _ + 2t AN In generale T > t _ + (m-2)t AN contatore dove m = n di bit del

5 E3c REGISTRI 1/1- efinizioni Un REGISTRO e un insieme di FF- aventi in comune il clock, ed eventualmente anche il reset INPUT ATA n0 1 n1 2 n2 3 n3 LATCHE OUTPUTS R Ogni colpo di trasferisce, memorizzandola negli output, la situazione istantanea degli input. Esistono registri positive-edge-triggered e negative-edge-triggered E3d REGISTRI A SCORRIMENTO 1/2- efinizioni Uno SHIFT- REGISTER e un insieme di FF- collegati in cascata aventi in comune il clock, ed eventualmente anche il reset serial in serial out n n n 1 2 parallel out 3

6 E3d REGISTRI A SCORRIMENTO 2/2- Utilizzo ed esercizio E possibile convertire un dato seriale in uno parallelo : SERIAL IN PARALLEL OUT --> SIPO Esistono anche shift- register in cui si puo caricare il dato in parallelo attivando un segnale di controllo parallel load - PL : in tal modo si puo convertire un dato da parallelo a seriale: PARALLEL IN SERIAL OUT --> PISO. Progettiamo insieme un PISO a 4 bit (L14_E3d-2_2.doc) 1/10- Esempio di un contatore Un contatore e il caso piu semplice di FSM (finite state machine): ad esempio in un contatore a due bit la sequenza delle uscite e 00!01!10!11!00... Si può: - associare ad ogni combinazione delle uscite uno stato, - rappresentare con degli archi i passaggi da stato a stato - scrivere sull arco l evento che provoca il passaggio =0->1 A =0->1 =0->1 B =0->1 C STATO 1 0 A 0 0 B 0 1 C

7 2/10- Programmatore di lavatrice : diagramma stati-eventi Il diagramma a stati del contatore può essere modificato per descrivere la funzione del Programmatore di una lavatrice (a freddo) A car_o B start to1_o C to2_o 3/10- Programmatore di lavatrice : dizionario stati-eventi A B C carica acqua lava centrifuga attesa start puls.di partenza premuto car_o peso acqua raggiunto to1_o tempo lavaggio scaduto to2_o tempo centrifuga scaduto

8 4/10- Programmatore di lavatrice : schema start car_o to1_o u 0 1 valvola acqua mot.lavaggio mot.centrif. to2_o i rete di stato futuro COUNTER rete di uscita 5/10- Programmatore di lavatrice : reti di stato futuro e d uscita 0 1 start car_o to1_o to2_o+ 0 1 start car_o to1_o to2_o+ u= i 0 1 start car_o to1_o to2_o+ 0 1 start car_o to1_o to2_o+ valvola_acqua= 0 1 mot.lavaggio mot.centri f. = 0 1 = 0 1

9 6/10- in generale! i 2 n stati sono memorizzati in n FF (variabili di stato)! l evoluzione tra i vari stati e ottenuta con una rete combinatoria (stato futuro) che sente le variabili di stato e gli ingressi alla FSM! un altra rete combinatoria genera le uscite a partire dalle variabili di stato INPUTS RETE I STATO FUTURO n n RETE I USCITA OUTPUTS memorie 7/10- enunciato esercizio Progettare una FSM che si comporti come un FF- privo di reset asincrono RETE I USCITA FF- RETE I STATO FUTURO

10 8/10- impostazione esercizio - gli ingressi sono tre :,, - gli stati sono due: A (con uscita =1) e B (con uscita = 0) e è la variabile di stato >0 A =1 B =0 CORR FUT /10- sviluppo esercizio mappa di =F(,, CORR ) = CORR + CORR CORR 0 1 funzione =F(,, CORR ) : = CORR + CORR FF- = : la rete di uscita e un semplice filo che collega l uscita del FF all uscita della macchina

11 10/10- conclusione esercizio circuito finale: FF-