Elementy struktur cyfrowych. Magistrale, układy iterowane w przestrzeni i w czasie, wprowadzanie i wyprowadzanie danych.

Podobne dokumenty
Elementy struktur cyfrowych. Magistrale, układy iterowane w przestrzeni i w czasie, wprowadzanie i wyprowadzanie danych.

Elementy struktur cyfrowych. Magistrale, układy iterowane w przestrzeni i w czasie, wprowadzanie i wyprowadzanie danych.

Układy kombinacyjne. cz.2

LEKCJA. TEMAT: Funktory logiczne.

WSTĘP DO ELEKTRONIKI

f we DZIELNIKI I PODZIELNIKI CZĘSTOTLIWOŚCI Dzielnik częstotliwości: układ dający impuls na wyjściu co P impulsów na wejściu

Krótkie przypomnienie

Podstawowe moduły układów cyfrowych układy sekwencyjne cz.2 Projektowanie automatów. Rafał Walkowiak Wersja /2015

Kombinacyjne bloki funkcjonalne

Ćw. 7: Układy sekwencyjne

Podział sumatorów. Równoległe: Szeregowe (układy sekwencyjne) Z przeniesieniem szeregowym Z przeniesieniem równoległym. Zwykłe Akumulujące

Ćwiczenie Digital Works 003 Układy sekwencyjne i kombinacyjne

Wstęp do Techniki Cyfrowej... Układy kombinacyjne

Podstawy Informatyki Elementarne podzespoły komputera

Badanie układów średniej skali integracji - ćwiczenie Cel ćwiczenia. 2. Wykaz przyrządów i elementów: 3. Przedmiot badań

4. UKŁADY FUNKCJONALNE TECHNIKI CYFROWEJ

UKŁAD SCALONY. Cyfrowe układy można podzielić ze względu na różne kryteria, na przykład sposób przetwarzania informacji, technologię wykonania.

4. Karta modułu Slave

Cyfrowe układy scalone c.d. funkcje

Część 3. Układy sekwencyjne. Układy sekwencyjne i układy iteracyjne - grafy stanów TCiM Wydział EAIiIB Katedra EiASPE 1

PAMIĘĆ RAM. Rysunek 1. Blokowy schemat pamięci

Układy logiczne układy cyfrowe

Układy sekwencyjne. Podstawowe informacje o układach cyfrowych i przerzutnikach (rodzaje, sposoby wyzwalania).

Podstawy techniki cyfrowej cz.2 zima Rafał Walkowiak

Podstawy techniki cyfrowej cz.2 wykład 3 i 5

Podstawowe elementy układów cyfrowych układy sekwencyjne Rafał Walkowiak Wersja

PoniŜej zamieszczone są rysunki przedstawiane na wykładach z przedmiotu Peryferia Komputerowe. ELEKTRONICZNE UKŁADY CYFROWE

Pracownia elektryczna i elektroniczna. Elektronika cyfrowa. Ćwiczenie nr 5.

Sekwencyjne bloki funkcjonalne

UKŁADY MIKROPROGRAMOWALNE

Układy kombinacyjne 1

PODSTAWY TEORII UKŁADÓW CYFROWYCH

Bramki logiczne Podstawowe składniki wszystkich układów logicznych

LABORATORIUM ELEKTRONIKI I TEORII OBWODÓW

Technika Mikroprocesorowa

Automatyka. Treść wykładów: Multiplekser. Układ kombinacyjny. Demultiplekser. Koder

1. Poznanie właściwości i zasady działania rejestrów przesuwnych. 2. Poznanie właściwości i zasady działania liczników pierścieniowych.

Temat: Projektowanie i badanie liczników synchronicznych i asynchronicznych. Wstęp:

Podstawy elektroniki cz. 2 Wykład 2

Architektura komputerów Wykład 2

CZ1. Optymalizacja funkcji przełączających

Temat 5. Podstawowe bloki funkcjonalne

Programowany układ czasowy APSC

Funkcja Boolowska a kombinacyjny blok funkcjonalny

Cyfrowe Elementy Automatyki. Bramki logiczne, przerzutniki, liczniki, sterowanie wyświetlaczem

Instrukcja do ćwiczenia : Matryca komutacyjna

Programowany układ czasowy

Ćwiczenie 27C. Techniki mikroprocesorowe Badania laboratoryjne wybranych układów synchronicznych

Plan wykładu. Architektura systemów komputerowych. Cezary Bolek

dwójkę liczącą Licznikiem Podział liczników:

Lista tematów na kolokwium z wykładu z Techniki Cyfrowej w roku ak. 2013/2014

Ćwiczenie 27 Temat: Układy komparatorów oraz układy sumujące i odejmujące i układy sumatorów połówkowych i pełnych. Cel ćwiczenia

Układy logiczne układy cyfrowe

Opis układów wykorzystanych w aplikacji

Temat: Pamięci. Programowalne struktury logiczne.

Funkcje logiczne X = A B AND. K.M.Gawrylczyk /55

UKŁADY CYFROWE. Układ kombinacyjny

HC541 8-bitowy bufor jednokierunkowy HC245 8-bitowy bufor dwukierunkowy HC244 dwa 4-bitowe bufory jednokierunkowe

Modelowanie liczników w języku Verilog i ich implementacja w strukturze FPGA

Układy Logiczne i Cyfrowe

Magistrale na schematach

WYKŁAD 8 Przerzutniki. Przerzutniki są inną niż bramki klasą urządzeń elektroniki cyfrowej. Są najprostszymi układami pamięciowymi.

Projektowanie i badanie liczników synchronicznych i asynchronicznych

Ćw. 1: Systemy zapisu liczb, minimalizacja funkcji logicznych, konwertery kodów, wyświetlacze.

WFiIS CEL ĆWICZENIA WSTĘP TEORETYCZNY

Układy czasowo-licznikowe w systemach mikroprocesorowych

Laboratorium Teorii Układów Cyfrowych Rok akademicki Termin Rodzaj studiów Kierunek Prowadzący Grupa Sekcja. Sprawozdanie z ćwiczenia numer 9

UKŁADY SEKWENCYJNE Opracował: Andrzej Nowak

Tranzystor JFET i MOSFET zas. działania

Liczniki, rejestry lab. 07 Układy sekwencyjne cz. 1

Elektronika i techniki mikroprocesorowe

PAMIĘCI. Część 1. Przygotował: Ryszard Kijanka

Standardowe bloki funkcjonalne

Symulacja układów cyfrowych programem MultimediaLogic

Projekt z przedmiotu Systemy akwizycji i przesyłania informacji. Temat pracy: Licznik binarny zliczający do 10.

Spis treœci. Co to jest mikrokontroler? Kody i liczby stosowane w systemach komputerowych. Podstawowe elementy logiczne

LEKCJA TEMAT: Zasada działania komputera.

Automatyzacja i robotyzacja procesów produkcyjnych

SYSTEMY WBUDOWANE I MIKROPROCESORY. Aleksandra Zalewska nr SPRAWOZDANIE NR 1

3.2. Zegar/kalendarz z pamięcią statyczną RAM 256 x 8

Projekt zespołowy. Część1: Projekt potokowej jednostki przetwarzającej przeznaczonej do realizacji algorytmu FFT. Rok akademicki 2008/2009

Podstawy Techniki Cyfrowej Liczniki scalone

LICZNIKI PODZIAŁ I PARAMETRY

Układy arytmetyczne. Joanna Ledzińska III rok EiT AGH 2011

Podstawy działania układów cyfrowych...2 Systemy liczbowe...2 Kodowanie informacji...3 Informacja cyfrowa...4 Bramki logiczne...

Systemy wbudowane. Uniwersytet Łódzki Wydział Fizyki i Informatyki Stosowanej. Witold Kozłowski

SML3 październik 2008

Wstęp działanie i budowa nadajnika

Zastosowania mikrokontrolerów w przemyśle

WPROWADZENIE Mikrosterownik mikrokontrolery

(57) Tester dynamiczny współpracujący z jednej strony (13) B1 (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) PL B1. (54) Tester dynamiczny

W przypadku spostrzeżenia błędu proszę o przesłanie informacji na adres

Zagadnienia zaliczeniowe z przedmiotu Układy i systemy mikroprocesorowe elektronika i telekomunikacja, stacjonarne zawodowe

Ćwiczenie MMLogic 002 Układy sekwencyjne cz. 2

LABORATORIUM TECHNIKA CYFROWA LICZNIKI I REJESTRY. Rev.1.1

Podstawy Elektroniki dla Elektrotechniki. Liczniki synchroniczne na przerzutnikach typu D

Ćwiczenie 01 - Strona nr 1 ĆWICZENIE 01

Odbiór i dekodowanie znaków ASCII za pomocą makiety cyfrowej. Znaki wysyłane przez komputer za pośrednictwem łącza RS-232.

ĆWICZENIE 7. Wprowadzenie do funkcji specjalnych sterownika LOGO!

Ćwiczenie D2 Przerzutniki. Wydział Fizyki UW

Transkrypt:

Elementy struktur cyfrowych Magistrale, układy iterowane w przestrzeni i w czasie, wprowadzanie i wyprowadzanie danych.

Magistrale W układzie bank rejestrów do przechowywania danych. Wybór źródła danych rejestru możliwy za pomocą wektorowego multipleksera. Wyjście multipleksera skierowane na wielobitową szynę danych udostępniającą dane innym układom. Podłączenie magistrali na wejście rejestrów pozwala na przepisanie danych pomiędzy dowolnymi rejestrami, o tym: jakie jest źródło? decyduje rejestr adresowy, jakie jest przeznaczenie? decyduje sygnał zapisu do rejestru. 2

Szyna danych magistrala w oparciu o multiplekser L1 R1 L2 R2 Ln Inne rejestry Rn zegar Dane wejściowe adres L1, L2 to wejścia zgody na wpis równoleły 3

Szyna danych magistrala w oparciu o bufory trójstanowe Wyjścia bramek trójstanowych można łączyć tworząc magistralę. Sterowanie bramkami musi zapewnić wybranie tylko jednej z nich, podczas gdy wyjścia pozostałych będą w stanie wysokiej impedancji. dane wejściowe S0 L1 R1 L2 R2 Ln Rn S1 S2 Sn bufory trójstanowe 4

nr g8 g4 g2 g1 b8 b4 b2 b1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 2 0 0 1 1 0 0 1 0 3 0 0 1 0 0 0 1 1 4 0 1 1 0 0 1 0 0 5 0 1 1 1 0 1 0 1 6 0 1 0 1 0 1 1 0 7 0 1 0 0 0 1 1 1 8 1 1 0 0 1 0 0 0 9 1 1 0 1 1 0 0 1 10 1 1 1 1 1 0 1 0 11 1 1 1 0 1 0 1 1 12 1 0 1 0 1 1 0 0 Układy iteracyjne - przykład: Transkoder z kodu Greya na kod binarny Zauważmy: b8=g8 b4=g4*b8 +g4 *b8= g4 b8 b2=g2*b4 +g2 *b4= g2 b4 b1=g1*b2 +g1 *b2= g1 b2 Ogólnie: b(n-1)= g(n-1) bn 13 1 0 1 1 1 1 0 1 14 1 0 0 1 1 1 1 0 15 1 0 0 0 1 1 1 1 5

Układy iteracyjne iteracja w przestrzeni x 1 x 2 x 3 x 4 b8=g8 b4=g4*b8 +g4 *b8= g4 b8 b2=g2*b4 +g2 *b4= g2 b4 b1=g1*b2 +g1 *b2= g1 b2 f 0 f 1 f 2 f 3 f 4 y 1 y 2 y 3 y 4 Układ iteracyjny: x- wejścia, y- wyjścia, f-zmienne stanu (dla każdego bloku mogą być wektorami) g8 g4 g2 g1 EXOR EXOR EXOR b8 b4 b2 b1 Jednowymiarowy układ iteracyjny: bloki z pojedynczymi: wejściem, wyjściem i zmienną stanu. 6

Układy iteracyjne iteracja w czasie Generacja wyniku jest rozłożona w czasie w odróżnieniu od wcześniejszego rozwiązania rozłożenia generacji wynik u w przestrzeni. Start: wpis g8 (set, reset) do przerzutnika, - wpis równoległy g4, g2,g1 do rejestru przesuwnego Praca: w kolejnych taktach generowane i zapisywane do przerzutników kolejnych bitów wyniku g4 g2 g1 g8 Stan układu w t=0 EXOR D b8 b4 b2 b1 clk Stan układu w t = 3 T clk 7

Porównanie układów realizowanych wg koncepcji iteracji w czasie i przestrzeni Iterowanie w czasie Wystarczy jeden blok wykonawczy funkcjonalny. Korzystna sytuacja w przypadku rozłożenia wektora wejściowego w czasie brak potrzeby rejestru wejściowego. Brak potrzeby rejestru wyjściowego, gdy elementy wyniku mają być dostępne na wyjściu w kolejnych chwilach. Iterowanie w przestrzeni Wszystkie wyjścia są dostępne jednocześnie, najszybciej jak to jest możliwe. Niepotrzebne: rejestry przesuwne i generator impulsów zegarowych. 8

Układy iteracyjne sumator szeregowy iteracja w czasie RS -A RS - B A i Si Bi Ci-1 Ci D RS - wynik clk Sumator jednobitowy pełny: - generuje wynik sumowania dla liczb dowolnego rozmiaru w czasie zależnym od rozmiaru liczb, - liczby podawane są począwszy od najmłodszego bitu - linie przerywane sumator akumulacyjny bez dodatkowego rejestru dla wyniku 9

Układy iteracyjne komparator szeregowy iteracja w czasie A B J Q A>B CLK 0V K Q A=B A B clk 0V J K CLK Porównywanie szeregowe liczb od najbardziej znaczącego bitu Q Q A<B Brakujący na rysunku sygnał zerowania inicjuje przerzutniki do pracy 10

Układy iteracyjne komparator szeregowy iteracja w czasie A B J Q A>B A B K CLK Q A=B A A clk B B J K CLK Porównywanie szeregowe liczb od najmniej znaczącego bitu Q Q A<B Brakujący na rysunku sygnał zerowania inicjuje przerzutniki do pracy 11

Komparator przedziałowy Odpowiada na pytanie: Czy A-B <? A B A B B A KOMP W M A<B + 1 SUM W-M KOMP Liczba mniejsza jest zapisana jest w U2 co umożliwia jej odjęcie od liczby większej. Komparator porównuje A-B i 12

Wprowadzanie danych Wy T VCC Wy Współpraca wejścia cyfrowego z przyciskiem. t Drgania zestyków naciśniętego przycisku powodują wielokrotną zmianę sygnału przed ustaleniem ostatecznej wartości. Dla uzyskania poprawnej informacji o jednokrotnej zmianie stanu przycisku konieczne usunięcie przejściowych impulsów. Można go wykonać poprzez wykrycie stabilności sygnału przez czas dłuższy od technologicznie określonego okresu drgania zestyków. Układ usuwania drgań po upływie czasu T od początku stabilności stanu przekazuje informację o wciśniętym (zwolnionym) przycisku. 13

Obsługa klawiatury (1) VCC UKŁ. USUWANIA DRGAŃ Klawisz wciśnięty EN Koder 1 z 4, wyjścia aktywne 0 Q1-Q0 Q3-Q2 L I C Z Liczenie jest wstrzymywane w sytuacji, gdy sygnał EN=0 - klawisz aktywny. CLK Kod klawisza Q3-Q0 14

Q<>0 Obsługa klawiatury 2 Q=1, klawisz naciśnięty clk klawisz aktywny CLK EN LD Licznik Stan początkowy licznika Licznik czasu stabilności sygnału z klawiatury o klawisz aktywny jest stanem zaadresowanej linii klawiatury o klawisz naciśnięty oznacza jednokrotne wciśnięcie klawisza o EN= 1 ładuje licznik zliczający czas o EN=0 uruchamia licznik, o w stanie 1 generowany jest impuls o w stanie 0 zliczanie jest wstrzymywane UWAGA: koder 1 z N na stronie poprzedniej posiada wyjścia trójstanowe w stanie wysokiej impedancji przy braku wybrania linii. Zapobiega to zwarciu wysterowanych wyjść kodera w przypadku wciśnięcia kilku klawiszy w jednym rzędzie klawiatury. 15

Wyprowadzanie informacji Wyświetlanie równoległe statyczne VCC BCD 7seg BCD 7seg BCD 7seg BCD 7seg Wybór segmentu poziomem niskim sygnału R R R R Liczba transkoderów równa liczbie segmentów wyświetlacza. 16

Wyprowadzanie informacji Wyświetlanie równoległe dynamiczne Układ wyświetlania dynamicznego pozwala na sterowania okresowe (nie ciągłe) poszczególnymi wyświetlaczami wykorzystanie bezwładności percepcji światła przez oko ludzkie. Układ zbudowany jest z następujących części: Układu wybierania segmentu (transkoder BCD 7 segmentowy). Multipleksera lub rejestru przesuwającego dostarczających w kolejnych cyklach dopowiednich informacji dla obsługiwanych segmentów. Układu wybierania segmentów - dekoder 1 z N i sterowane z jego wyjść wyłączniki. Licznika określającego obsługiwany obecnie segment. Generatora sygnału zegarowego określającego częstotliwość multipleksowania między segmentami. Cyfrowo sterowany wyłącznik bramka transmisyjna 17

Wyprowadzanie informacji Wyświetlanie równoległe dynamiczne - przykład 4 segmenty A0 A1 A2 A3 B0B1B2B3 C0C1C2C3 D0D1D2D3 L VCC BCD/7SEG 7 BIN/1 z 4 18

Wyprowadzanie informacji Wyświetlanie równoległe dynamiczne Cechy wyświetlania dynamicznego: Zmniejszenie poboru mocy wysterowanie wyświetlacza do świecenia tylko w części czasu wyświetlania. Zwiększenie czasu życia wskaźników. Mniejsza liczba połączeń. W przypadku dysponowania dynamicznym źródłem informacji mniejsza liczba elementów wykonawczych: licznik, jeden koder (BCD- 7 segment), selektor oraz wyłaczniki. Wynikający z powyższego wzrost niezawodności. 19