Elektronika i techniki mikroprocesorowe Technika cyfrowa ZłoŜone one układy cyfrowe Katedra Energoelektroniki, Napędu Elektrycznego i Robotyki Wydział Elektryczny, ul. Krzywoustego 2
PLAN WYKŁADU idea układów sekwencyjnych przerzutniki RS, D, T, JK Rejestry i liczniki Idea układów programowalnych Realizacje układów programowalnych Programowanie układów Lattice W4: Technika cyfrowa 2
Układy sekwencyjne x y x n układ sekwencyjny y m -występują elementy pamiętaj tające -moŝe e występowa pować zegar zegar y i =f i (x,x (n-), x (n-2), 2),, x 2, x 2 (n-), x 2 (n-2), 2),,..x,..x n ) W4: Technika cyfrowa 3
Podział układ adów w sekwencyjnych Układy sekwencyjne synchroniczne asynchroniczne Przykłady układów sekwencyjnych: rejestry liczniki dzielniki częstotliwości W4: Technika cyfrowa 4
Przerzutnik asynchroniczny RS W4: Technika cyfrowa 5
Przykład zastosowania przerzutnika RS h2 h P P n- W4: Technika cyfrowa 6
Podział przerzutników w synchronicznej przerzutniki synchroniczne przerzutnik JK przerzutnik D przerzutnik T W4: Technika cyfrowa 7
Przerzutnik JK J K clk W4: Technika cyfrowa 8
Przerzutnik JK technologia HC W4: Technika cyfrowa 9
Przerzutnik D D clk W4: Technika cyfrowa
Przerzutnik T T clk W4: Technika cyfrowa
Konwersja przerzutników konwersja JK na przerzutnik D D J K clk dwójka licząca J K clk clk W4: Technika cyfrowa 2
Układy cyfrowe rejestr równolegr wnoległy wyjścia danych D D D D clk wejścia danych clk D3 D2 D D 3 2 W4: Technika cyfrowa 3
Układy cyfrowe rejestr przesuwający D D D2 D3 we szer D D D D clk clr we D D D2 D3 W4: Technika cyfrowa 4
Układy cyfrowe rejestr przesuwający z wejściem równolegr wnoległym D D D2 D3 we szer D D D D clk wpis wejście równoległe W4: Technika cyfrowa 5
Realizacja praktyczna rejestru 74HC66 W4: Technika cyfrowa 6
Zastosowania rejestrów przechowywanie danych pamięci zamiana informacji z szeregowej na równoległą zamiana informacji z równoległej na szeregową sterowanie liczniki pierścieniowe dzielniki częstotliwości generatory liczb pseudolosowych 7 6 5 4 3 2 W4: Technika cyfrowa generator losowy 7
Układy cyfrowe - liczniki Licznik to sekwencyjny układ cyfrowy słuŝący do zliczania i pamiętania liczby impulsów podawanych w określonym przedziale czasu na jego wejście zliczające. Dodatkowe wejścia: - zerujące, - ustawiające. impulsy zliczane wyjścia licznik n-stanowy zerowanie ustawianie W4: Technika cyfrowa 8
W4: Technika cyfrowa 9 Liczniki binarne i BCD Liczniki binarne i BCD s A B C D 2 3 4 5 6 7 8 9 2 3 4 5 Licznik binarny Licznik BCD s A B C D 2 3 4 5 6 7 8 9
Licznik asynchroniczny Licznik asynchroniczny - wyjścia zmieniają się asynchronicznie A B C D we J J J J K K K K we A B C D 2 4 5 W4: Technika cyfrowa 2
Licznik synchroniczny Licznik synchroniczny - wyjścia zmieniają się A B C D synchronicznie J J J J K K K K we we A B C D 2 4 5 W4: Technika cyfrowa 2
Realizacja praktyczna licznika 74HC93 Licznik rewersyjny (moŝliwe zliczanie w dwóch kierunkach) z wpisem równoległym zerowaniem 2 wejścia zliczające W4: Technika cyfrowa 22
Zastosowania liczników odmierzanie odcinków czasu dzielniki częstotliwości operacje arytmetyczne (dodawanie, mnoŝenie, pierwiastkowanie, podnoszenie do kwadratu) W4: Technika cyfrowa 23
Przykład sekwencyjnego układu sterowania zał wył układ sterowania M zał () S buczek wył () R Hz reset E CAO clk licznik w przód S silnik W4: Technika cyfrowa 24 R
Przykład - przebiegi czasowe zał wył buczek E reset clk licznik 2 3 4 5 6 7 CAO silnik zał () S buczek wył () R Hz reset E CAO licznik w przód clk S W4: Technika cyfrowa 25 R silnik
Układy programowalne - definicja Cyfrowe układy programowalne - układy scalone wysokiej skali integracji, składające się z sieci bramek oraz przerzutników, których struktura połączeń moŝe zostać zaprogramowana (wielokrotnie) przez uŝytkownika. W4: Technika cyfrowa 26
Układy programowalne - dlaczego? wystarczająca złoŝoność i stopień integracji efektywność narzędzi komputerowego projektowania łatwość opracowania i uŝycia niskie koszty opracowania układów łatwość modyfikacji krótki czas wprowadzania urządzenia na rynek niskie ryzyko inwestycji W4: Technika cyfrowa 27
Układy programowalne - zastosowanie W4: Technika cyfrowa 28
Układy programowalne - producenci Altera (CPLD - SRAM, EEPROM) Xlinx (FPGA - SRAM, CPLD - Flash) Lattice (FPGA - SRAM, CPLD - EEPROM) Actel (FPGA - Flash, Antifuse) Cypress (CPLD - EEPROM, Flash) Atmel (FPGA - SRAM, CPLD - Flash, EEPROM) Lucent (FPGA - SRAM) W4: Technika cyfrowa 29
Układy programowalne - typy W4: Technika cyfrowa 3
Układy programowalne - PLD i CPLD struktura PAL makrokomórka GAL W4: Technika cyfrowa 3
Układy programowalne - firma Lattice W4: Technika cyfrowa 32
Rodzina - isplsi 6E W4: Technika cyfrowa 33
specyfikacja układu (opis) Etapy implementacji Kompilacja (konwersja opisu źródłowego, sprawdzenie reguł projektowych, synteza logiczna) optymalizacja opisu logicznego (minimalizacja funkcji) symulacja funkcjonalna dekompozycja opisu logicznego na części realizowane w blokach logicznych CPLD wpasowanie opisu logicznego w makrokomórki CPLD tworzenie plików wyjściowych programowanie układu symulacja czasowa analiza czasów propagacji W4: Technika cyfrowa 34
Oprogramowanie Active CAD W4: Technika cyfrowa 35
Active CAD edytor schematów W4: Technika cyfrowa 36
Active CAD język VHDL W4: Technika cyfrowa 37
Active CAD edytor grafów w przejść W4: Technika cyfrowa 38
Active CAD wyniki symulacji W4: Technika cyfrowa 39
Układy programowalne zastosowanie Uc Id Ud NAGRZEWNICA khz Io Fmierz uk Hitachi 348F Izad + - Lattice 6E T T2 T3 T4 wsad Twsad Fo=8.kHz Io=73.A RS485 MODBUS zabezpieczenia przekształtnika i wzbudnika - przepływy - temperatury - ograniczenia prądowe i napięciowe chłodzenie wodne klawiatura PULPIT W4: Technika cyfrowa 4
KONIEC WYKŁADU NR 5 W4: Technika cyfrowa 4