5.1.6 Пример реализации автомата с жесткой логической структурой

Дано:

1 Диаграмма переходов – рисунок 5.2;

2 Коды входных сигналов: p1=000, p2=101, p3=011, p4=010, p5=111;

3 Коды выходных сигналов: y1=101001, y2=011011, y3=111010, y4=101011, y5=001001, y6=000011, y7=100100;

4 Коды внутренних состояний автомата: h1 =00, h2 =10,h3 =01, h4 =11.

Задание:

Требуется построить конечный автомат Мили по диаграмме переходов рисунок 5.2 без минимизации внутренних состояний.

Реализация

1 Исходя из диаграммы переходов, построим таблицу значений функции переходов и функции выходов (таблица 5.6).

2 Подставив соответствующие коды в таблицу 5.6, получим таблицу переходов (таблица 5.7) для системы функций возбуждения автомата.

Таблица 5.6 - Значения функций переходов и функции выхода автомата

H(ti)	P(t)	H(t+1)	Y
1	2	3	4
h1 h1 h1 h1 h2 h2 h2 h2 h3 h3	p1 p4 p2 p3 p1 p4 p2 p3 p1 p5	h1 h1 h2 h4 h2 h2 h3 h4 h3 h4	y1 y2 y3 y4 y1 y2 y5 y7 y2 y6

Продолжение таблицы 5.6.

1	2	3	4
h3 h3 h4 h4 h4 h4 h4	p4 p2 p1 p2 p4 p5 p3	h2 h1 h4 h4 h3 h2 h1	y1 y3 y1 y2 y5 y6 y7

Таблица 5.7 – Таблица переходов возбуждений автомата

3. Из полученной таблицы 5.7 видно, что:

- для восприятия входных кодов и оценки внутренних состояний в момент времени t_i и формирования выходных откликов, автомат должен состоять структурно из комбинационной схемы, которую можно построить, например, на ППЗУ типа К573РФ2;

- для хранения внутренних состояний автомат должен содержать элементы памяти, допустим, на D-триггерах типа К155ТМ2 или К561ТМ2.

Рисунок 5.3 – Функциональная схема синтезируемого автомата Мили

В таком случае эскиз функциональной схемы создаваемого конечного автомата Мили на ППЗУ и триггерах будет выглядеть, как показано на рисунке 5.3.

В этой схеме комбинации входных сигналов, сигналы установки начального состояния, управляющие сигналы для конечного автомата можно будет подавать с выходов счетчика импульсов стенда, а в качестве источника тактовых импульсов автомата, которые необходимо подавать на элементы памяти, использовать генератор синхроимпульсов стенда (СИ).

Комбинационная часть схемы автомата реализуется на ППЗУ путем непосредственной прошивки в ячейках памяти содержимого таблицы переходов (коды Н(t+1) и Y) по адресам, определяемым кодами Р(t ) и H(t). Элементы памяти на двух триггерах могут хранить два бита информации о внутреннем состоянии автомата после перехода в очередное состояние.

Поскольку при реализации в ППЗУ минимизация комбинационной схемы не имеет смысла, то можно сразу переходить к размещению содержимого таблицы 5.7 в ППЗУ.

4. Получение кодов прошивки

Так как таблица 5.7 имеет всего 17 строк (т.е. в ПЗУ необходимо запомнить только 17 байт), а в ППЗУ К573РФ2 имеется возможность записать 2048 байт, то не все адресное пространство микросхемы необходимо занимать реализуемым автоматом. Поскольку комбинационная часть имеет только 5 входов, то можно выделить для данного автомата любую непрерывную область адресного пространства микросхемы емкостью в 32 байта. Для этого необходимо на 6 из 11 адресных входов микросхемы ППЗУ подать какие-либо константы. В выделенную таким образом область ППЗУ необходимо записать содержимое таблицы 5.7 в соответствии с выбранным вариантом обозначения оставшихся адресных входов микросхемы входными переменными комбинационной части автомата.

Разместим комбинационную часть в области ППЗУ, начинающуюся с адреса 00H. Следовательно, на старшие разряды адресных входов микросхемы необходимо при этом подать константу 000000B. В таблице 5.8. приведена полученная прошивка ППЗУ.

Таблица 5.8 – Адреса и данные, записанные в ППЗУ

В таблице 5.8 знаком ** помечены безразличные состояния функций возбуждения автомата. Входные сигналы, соответствующие этим состояниям не должны подаваться согласно диаграмме переходов автомата и должны быть запрещены. Соответствующие ячейки ППЗУ могут оставаться не запрограммированными, т.е. иметь содержимое FF.