Цифровые автоматы

Сентябрь 3, 2022

Главная
Алгебра
Цифровые автоматы

Содержание

2. Синхронный счетчик Любой порядок состояний Как управлять такой машиной состояний? Как передавать сигналы во внешний мир?
3. Автоматы Мили и Мура Автомат Мили Mealy FSM Автомат Мура Moore FSM Автомат Мили (Mealy)– автомат,
4. Маршрут разработки цифрового автомата Формализация задания и синтез абстрактного автомата Синтез реального автомата Синтез комбинаторной схемы
5. Пример 1 Цифровой замок Алгоритм: На кодовом поле нажимаем последовательно 2 цифры 4 и 7. (Две
6. Синтез абстрактного автомата Список входных воздействий и выходных сигналов Входные воздействия Всего 12 входных сигналов. Это
7. Синтез абстрактного автомата Список необходимых состояний и выбор структуры. Автомат Мили Mealy FSM Автомат Мура Moore
8. Синтез абстрактного автомата Уменьшение списка входных воздействий Переходы автомата реализуются под действием следующих сигналов: T1 –
9. Синтез абстрактного автомата Список выходных сигналов Unlock Сигнал один – на электромагнит замка Могло бы быть:
10. Синтез абстрактного автомата Уточнение алгоритма работы Петли
11. Синтез реального автомата Ранжирование сигналов С нашим замком проблемы! Управляющие сигналы могут возникать одновременно.
12. Синтез реального автомата Ранжирование сигналов С нашим замком проблемы! Нажали «4». Цикл! Его нужно разорвать. movie
13. Синтез реального автомата Ранжирование сигналов С нашим замком проблемы! Нажали «4». Цикл нужно разорвать. В нашем
14. Синтез реального автомата Ранжирование сигналов Еще проблема! Нажали все копки сразу. Опять выделение главного сигнала
15. Синтез реального автомата Ранжирование сигналов И еще проблема! В состоянии S1 правильно нажали «7» и одновременно
16. Синтез реального автомата Ранжирование сигналов Уточненный граф кодового замка
17. Синтез реального автомата Синхронизация входных сигналов сигналов Циклы и проскоки занимают по несколько тактов. Эту проблему
18. Синтез реального автомата Синхронизация входных сигналов сигналов Использование такого синхронизатора дает два дополнительных преимущества: Устраняется дребезг
19. Синтез реального автомата Синхронизация входных сигналов сигналов Проблема буриданова осла не исчезает! Главный сигнал:
20. Синтез реального автомата Сигнал Reset Любой автомат после включения питания необходимо выставлять в определенное состояние. При
21. Синтез реального автомата Сигнал Reset Для нашего замка разумно за начальное состояние принять S0 Из графа
22. Синтез реального автомата Сигнал Reset Учитывая, что Reset всегда обладает высшим приоритетом получим. Для несинхронизированных входных
23. Синтез реального автомата Кодирование состояний. Плотное кодирование. Для нашего автомата достаточно 3 состояний. Эти состояния должны
24. Синтез реального автомата Снятие изолированности состояний. Необходимо включить ненужные состояния в граф автомата. Вариант 1. Неиспользуемое
25. Синтез реального автомата Итак мы получили граф реального автомата. Можно приступать к синтезу комбинаторной схемы. Отметим,
27. Скачать презентацию

Слайд 2

Синхронный счетчик
Любой порядок состояний
Как управлять такой машиной состояний?
Как передавать сигналы во

внешний мир?

Слайд 3

Автоматы Мили и Мура
Автомат Мили
Mealy FSM
Автомат Мура
Moore FSM
Автомат Мили (Mealy)– автомат,

выходные переменные (или выходное слово) которого определяются текущим состоянием и текущими входными воздействиями.

Автомат Мура (Moore)– автомат, выходные сигналы которого зависят только от текущего состояния.

Слайд 4

Маршрут разработки цифрового автомата
Формализация задания и синтез абстрактного автомата
Синтез реального автомата
Синтез

комбинаторной схемы

Список входных воздействий

Список выходных сигналов

Список необходимых состояний

Выбор структуры автомата

Построение упрощенного графа

Построение графа реального автомата

Кодирование состояний

Ранжирование и синхронизация сигналов

Неиспользуемые состояния

Слайд 5

Пример 1
Цифровой замок
Алгоритм:
На кодовом поле нажимаем последовательно 2 цифры 4

и 7. (Две а не три цифры взяты для простоты.)
Электромагнит открывает замок.
Дверь открывается.

Слайд 6

Синтез абстрактного автомата
Список входных воздействий и выходных сигналов
Входные воздействия
Всего 12 входных

сигналов.
Это много.

Keypad

Геркон

Слайд 7

Синтез абстрактного автомата
Список необходимых состояний и выбор структуры.
Автомат Мили
Mealy FSM
Автомат Мура
Moore

FSM

Всего 2 состояния.
Неудобно.
Надо держать нажатой последнюю цифру и открывать дверь. А если в руке сумка?

Большее количество состояний.
Удобно.
Можно все делать одной рукой.

Выбираем конфигурацию Мура.

Слайд 8

Синтез абстрактного автомата
Уменьшение списка входных воздействий
Переходы автомата реализуются под действием следующих

сигналов:
T1 – правильная первая цифра,
T2 – правильная вторая цифра,
F1 – неправильная первая цифра,
F2 – неправильная вторая цифра,
Do – дверь открыта.

Слайд 9

Синтез абстрактного автомата
Список выходных сигналов
Unlock
Сигнал один – на электромагнит замка
Могло бы

быть:
Вызов охраны.
Обливание краской.
Фотографирование.
И пр.

Слайд 10

Синтез абстрактного автомата
Уточнение алгоритма работы
Петли

Слайд 11

Синтез реального автомата
Ранжирование сигналов
С нашим замком проблемы!
Управляющие сигналы могут возникать одновременно.

Слайд 12

Синтез реального автомата
Ранжирование сигналов
С нашим замком проблемы!
Нажали «4».
Цикл!
Его нужно разорвать.
movie

Слайд 13

Синтез реального автомата
Ранжирование сигналов
С нашим замком проблемы!
Нажали «4».
Цикл нужно разорвать.
В нашем

случае главный сигнал T1.
Переход по F2 надо запретить.

Слайд 14

Синтез реального автомата
Ранжирование сигналов
Еще проблема!
Нажали все копки сразу.
Опять выделение главного сигнала

Слайд 15

Синтез реального автомата
Ранжирование сигналов
И еще проблема!
В состоянии S1 правильно нажали «7»

и одновременно открыли дверь изнутри.

Куда переходить автомату?

Вновь выделение главного сигнала.
Дверь уже открыта и дергаться нет смысла.

Слайд 16

Синтез реального автомата
Ранжирование сигналов
Уточненный граф кодового замка

Слайд 17

Синтез реального автомата
Синхронизация входных сигналов сигналов
Циклы и проскоки занимают по несколько

тактов.
Эту проблему можно решить по иному.
Необходимо сделать так, чтобы любой входной согнал длился всего один такт.

Два триггера используются для борьбы с метастабильными состояниями. Если фронт входного сигнала практически совпадет с фронтом Clk.

Слайд 18

Синтез реального автомата
Синхронизация входных сигналов сигналов
Использование такого синхронизатора дает два дополнительных

преимущества:
Устраняется дребезг контактов
Появляется возможность в замке использовать одинаковые цифры. Например 77.

Слайд 19

Синтез реального автомата
Синхронизация входных сигналов сигналов
Проблема буриданова осла не исчезает!
Главный сигнал:

Слайд 20

Синтез реального автомата
Сигнал Reset
Любой автомат после включения питания необходимо выставлять в

определенное состояние. При возникновении проблем также желательно иметь возможность сброса.
Все это делает сигнал Reset.

Слайд 21

Синтез реального автомата
Сигнал Reset
Для нашего замка разумно за начальное состояние принять

Из графа видно, что сигналы Do и Reset идентичны.

Контакт на двери

Слайд 22

Синтез реального автомата
Сигнал Reset
Учитывая, что Reset всегда обладает высшим приоритетом получим.
Для

несинхронизированных входных сигналов

Для синхронизированных входных сигналов

Слайд 23

Синтез реального автомата
Кодирование состояний. Плотное кодирование.
Для нашего автомата достаточно 3 состояний.

Эти состояния должны реализовываться на триггерах. Но у двух триггеров состояний будет 4. Практически всегда появляются лишние состояния.

Изолированное ненужное состояние

Если автомат каким либо чудом попадет в S3 система «зависнет».
Выход возможен только по асинхронному сигналу Reset.

Слайд 24

Синтез реального автомата
Снятие изолированности состояний.
Необходимо включить ненужные состояния в граф автомата.
Вариант

1.
Неиспользуемое состояние прикинулось S0

Вариант 2.
Безусловный переход в S0. При поступлении первого тактового импульса система перейдет в S0.

Слайд 25

Синтез реального автомата
Итак мы получили граф реального автомата.
Можно приступать к синтезу

комбинаторной схемы.

Отметим, что сигнал F1 не нужен.

Цифровые автоматы

Содержание

Синхронный счетчикЛюбой порядок состоянийКак управлять такой машиной состояний?Как передавать сигналы во

Автоматы Мили и МураАвтомат МилиMealy FSMАвтомат МураMoore FSMАвтомат Мили (Mealy)– автомат,

Маршрут разработки цифрового автоматаФормализация задания и синтез абстрактного автоматаСинтез реального автоматаСинтез

Пример 1 Цифровой замокАлгоритм:На кодовом поле нажимаем последовательно 2 цифры 4

Синтез абстрактного автоматаСписок входных воздействий и выходных сигналовВходные воздействияВсего 12 входных

Синтез абстрактного автоматаСписок необходимых состояний и выбор структуры.Автомат МилиMealy FSMАвтомат МураMoore

Синтез абстрактного автоматаУменьшение списка входных воздействийПереходы автомата реализуются под действием следующих

Синтез абстрактного автоматаСписок выходных сигналовUnlockСигнал один – на электромагнит замкаМогло бы

Синтез абстрактного автоматаУточнение алгоритма работыПетли

Синтез реального автоматаРанжирование сигналовС нашим замком проблемы!Управляющие сигналы могут возникать одновременно.

Синтез реального автоматаРанжирование сигналовС нашим замком проблемы!Нажали «4».Цикл!Его нужно разорвать.movie

Синтез реального автоматаРанжирование сигналовС нашим замком проблемы!Нажали «4».Цикл нужно разорвать.В нашем

Синтез реального автоматаРанжирование сигналовЕще проблема!Нажали все копки сразу.Опять выделение главного сигнала

Синтез реального автоматаРанжирование сигналовИ еще проблема!В состоянии S1 правильно нажали «7»

Синтез реального автоматаРанжирование сигналовУточненный граф кодового замка

Синтез реального автоматаСинхронизация входных сигналов сигналовЦиклы и проскоки занимают по несколько

Синтез реального автоматаСинхронизация входных сигналов сигналовИспользование такого синхронизатора дает два дополнительных

Синтез реального автоматаСинхронизация входных сигналов сигналовПроблема буриданова осла не исчезает!Главный сигнал:

Синтез реального автоматаСигнал ResetЛюбой автомат после включения питания необходимо выставлять в

Синтез реального автоматаСигнал ResetДля нашего замка разумно за начальное состояние принять

Синтез реального автоматаСигнал ResetУчитывая, что Reset всегда обладает высшим приоритетом получим.Для

Синтез реального автоматаКодирование состояний. Плотное кодирование.Для нашего автомата достаточно 3 состояний.

Синтез реального автоматаСнятие изолированности состояний.Необходимо включить ненужные состояния в граф автомата.Вариант

Синтез реального автоматаИтак мы получили граф реального автомата.Можно приступать к синтезу

Похожие презентации