4.9. Структурный синтез автомата Мили

Выполним структурный синтез микропрограммного автомата Мили, заданного своей таблицей переходов-выходов (табл. 4.14 или табл. 4.15). В качестве примера синтез будем выполнять по прямой таблице (табл. 4.14).

1. В исходном автомате количество состояний , следовательно, число элементов памяти определим так

.

Для синтеза будем использовать JK триггеры.

2. Кодируем внутренние состояния автомата, используя для этого карту Карно (рис. 4.16)

3

Рис. 4.16. Карта Карно для кодирования состояний автомата

В столбце функций возбуждения ФВ указываются те значения функций возбуждения, которые на данном переходе обязательно равны 1. Т.е. значения функций возбуждения, которые равны 0 или принимают неопределенные значения, в таблице не указываются.

Таблица 4.17

Структурная таблица переходов и выходов автомата Мили

В столбце функций возбуждения ФВ указываются те значения функций возбуждения, которые на данном переходе обязательно равны 1. Т.е. значения функций возбуждения, которые равны 0 или принимают неопределенные значения, в таблице не указываются.

4. При получении функций возбуждения поступаем следующим образом: выражение для каждой функции получается в виде логической суммы произведений вида , где- исходное состояние,- условие перехода. Для упрощения полученных выражений выполняем все возможные операции склеивания и поглощения:

;;;

;;.

5. Аналогично получаем функции выходов:

; ;

;.

6. При построении функциональной схемы автомата, используя полученные соотношения, необходимо либо заменить их значениями, выраженными через , либо получить сигнал, соответствующий . Обычно используют второй способ, а для получения сигнала применяют так называемый дешифратор состояний, на вход которого поступают сигналы с выходов элементов памяти . Кроме того, при построении схемы выделяют общие части в функциях возбуждения и в выходных сигналах. В этом случае окончательная система уравнений, по которым строится схема, будет иметь вид:

;;;;;;

;;;;;

;;;;;.

Выше записана система уравнений, по которой создается функциональная схема автомата.

Таким образом, процесс синтеза схемы управляющего автомата включает следующие этапы:

- кодированное представление графа микропрограммы или получение граф-схемы алгоритма (ГСА) работы УА;

- разметка ГСА для определения состояний управляющего автомата, функционирующего в соответствии с моделью автомата Мили (Мура);

- построение графа автомата Мили (Мура);

- составление структурной таблицы автомата и кодирование его состояний;

- построение структурной схемы автомата;

- построение комбинационной части автомата.

Поскольку в автомате Мура выходные сигналы связаны только с состояниями автомата, то каждой операторной вершине графа ГСА следует поставить в соответствие одно из состояний , , .... Символом помечаются начальная и конечная вершины.

В отличие от графа автомата Мили, в графе автомата Мура выходные сигналы помещаются внутри кружка вместе с состоянием . В общем случае автомат Мура имеет большее число состояний, чем автомат Мили, поэтому его реализация требует больших аппаратных затрат