Chương THIẾT KẾ MÁY TRẠNG THÁI BẰNG LƯU ĐỒ MÁY TRẠNG THÁI I LƯU ĐỒ MÁY TRẠNG THÁI: - Hệ gọi máy trạng thái thuật toán (ASM - algorithmic state machine) hay đơn giản máy trạng thái (SM - state machine), gọi tắt SM - Lưu đồ SM tạo khối SM; khối SM mô tả hoạt động hệ trạng thái - Một khối SM bao gồm Hộp trạng thái (state box), Hộp đònh (decision box) Hộp xuất theo điều kiện (conditional ouput box) Hộp trạng thái ĐIỀU KIỆN Hộp đònh Hộp xuất theo đkiện Đường vào khối SM Tên trạng thái S Mã trạng thái xxx Liệt kê biến có giá trò (biến Moore) ĐIỀU KIỆN Liệt kê biến có giá trò theo điều kiện (biến Mealy) Các đường đến khối SM khác Một khối SM có xác đường vào nhiều đường - Một đường dẫn qua khối SM từ ngõ vào đến ngõ gọi đường dẫn liên kết (link path) S1 Z1, Z2 X1 Z3, Z4 X2 X3 Z5 n - Khối SM biểu diễn nhiều dạng khác - Một lưu đồ SM biểu diễn hệ tổ hợp có trạng thái thay đổi trạng thái xảy Z1 = A + A’BC = A + BC - Ta phải tuân theo số qui tắc xây dựng khối SM * Với kết hợp biến vào hợp lệ phải có xác đường đònh nghóa Điều cần thiết tổ hợp vào cho phép phải dẫn đến trạng thái kế * Không cho phép có đường hồi tiếp nội khối SM 1/0 S0 00 = AB Za 0/0 S0 Za S1 Zb 0/0 0/Z1 X 1/0 S1 01 Zb X S2 11 Zc Z1 X Z2 S2 Zc 1/Z2 2.3 CÀI ĐẶT CÁC LƯU ĐỒ SM • Các phương pháp dùng để cài đặt lưu đồ SM tương tự với phương pháp dùng để cài đặt giản đồ trạng thái • Như với hệ nào, cài đặt (realization) gồm có hệ tổ hợp với flipflop để chứa trạng thái hệ (xem mơ hình hệ Moore Mealy) Trong số trường hợp, nhận trạng thái tương đương lưu đồ SM khử trạng thái thừa với phương pháp dùng để rút gọn bảng trạng thái • Tuy nhiên, thường lưu đồ SM đặc tả khơng hồn tồn, nghĩa tất biến vào khơng kiểm tra trạng thái, mà làm cho việc rút gọn khó khăn Ngay số trạng thái lưu đồ SM rút gọn, khơng phải ln ln ý muốn kết hợp trạng thái làm cho lưu đồ SM khó diễn dịch • Trước suy phương trình biến trạng thái kế từ lưu đồ SM, ta phải thực gán trạng thái • Cách tốt để thực phép gán phụ thuộc vào lưu đồ SM cài đặt • Nếu sử dụng cổng flipflop (hoặc cài đặt PLD tương đương) dùng phép gán trạng thái phần phụ lục Phương trình trạng thái kế cho B có ba số hạng tương ứng với ba đường dẫn nối ghép: B+ = A’B’X (do link 1) + A’BX (do link 2) + ABX (do link 3) B+ = (A’ + B) X Tương tự có hai đường dẫn nối ghép kết thúc trạng thái với A = 1, đó: A+ = A’BX + ABX = BX Các phương trình biến trạng thái đơn giản hóa bảng Karnaugh với trạng thái khơng sử dụng (AB = 10) làm điều kiện “don’t care”, đó: Za = A’B’ + (AB’) = B’ Zb = A’B Zc = AB + (AB’) = A Z1 = ABX’ + (AB’X’) = AX’ Z2 = ABX + (AB’X) = AX A+ = BX B+ = A’B’X + A’BX + ABX + (AB’X) = X Tìm phương trình trạng thái kế từ lưu đồ SM Như minh họa trên, phương trình trạng thái kế cho biến Q flipflop suy từ lưu đồ SM sau: 1- Tìm tất trạng thái Q = 2- Đối với trạng thái này, tìm tất đường dẫn nối ghép mà dẫn đến trạng thái 3- Với đường dẫn nối ghép này, tìm số hạng theo đường dẫn nối ghép Nghĩa là, với đường dẫn nối ghép từ Si đến Sj, số hạng máy trạng thái Si điều kiện để đến Sj thỏa 4- Biểu thức cho Q+ (trạng thái kế Q) tạo thành cách OR số hạng tìm thấy bước lại với • Tiếp theo ta lấy thí dụ khác, xét lưu đồ SM phần điều khiển chia nhị phân (hình 2.20) Ta cài đặt lưu đồ SM với PLA hay ROM flipflop D • Như bảng 2.1, PLA có biến vào biến Mỗi hàng bảng tương ứng với đường dẫn nối ghép lưu đồ SM Thí dụ 2.7: Cài đặt lưu đồ SM hình 2.32 dùng PLA D flipflop có xung nhịp kích cạnh xuống Vẽ sơ đồ khối bảng PLA (khơng cần đơn giản phương trình) Tương tự cách làm với thí dụ trước, ta suy phương trình trạng thái kế phương trình ngõ ra: [...]... phương trình của các biến ra và các biến trạng thái kế tiếp - Các bước thực hiện như sau: * Thực hiện gán trạng thái cho các hộp trạng thái * Xác đònh phương trình của biến ra Zi - Tìm các trạng thái có xuất hiện biến ra (Zi = 1) - Nếu là biến MOORE thì ta được tích số (AND) của các biến trạng thái; còn nếu là biến MEALY thì ta có tích số của các biến trạng thái và biến điều kiện vào - Phương trình. .. các tích số đã tìm thấy ở các bước trên lại với nhau * Gán trạng thái: S0 00 = AB S0: AB = 00; S1: AB = 01 và S2: AB = 11 Za 0 * Phương trình của các biến ra: Za = A B 1 X S1 Zb = A B 01 Zc = A B Zb 0 Z1 = A B X 1 X S2 Z2 = A B X 11 Zc 0 Z1 X 1 Z2 * Xác đònh phương trình các biến trạng thái kế Q+j - Tìm ra tất cả các trạng thái trong đó Qj =1 - Tại mỗi trạng thái này, tìm tất cả các đường dẫn liên kết... số của các biến trạng thái ở trạng thái Sa và các biến điều kiện để có thể dẫn đến Sb - Biểu thức Q+j được tạo thành bằng cách lấy tổng (OR) các tích số được tìm thấy ở bước trên lại với nhau * Phương trình các biến trạng thái kế: S0 00 = AB A+ = A B X Za 0 (S1→ S2) B+ = A B X 1 X (S1→ S2) S1 01 Zb 0 1 X S2 11 Zc 0 Z1 X 1 Z2 + ABX (S2→ S2) + ABX + ABX (S2→ S2) (S0→ S1) 2.2 THÀNH LẬP LƯU ĐỒ SM Phương... Y, Z), và đường ra (1 và 2) Với khối này, ngõ ra Z ln ln là 1, và W là 1 nếu cả hai A và B bằng 1 Nếu C = 1 và A = 0 thì Y = 1 và đi ra đường 1 Nếu C = 0 hoặc A = 1 thì X = 1 và đi ra đường 2  Theo đề bài ta thấy Z phải là biến ra Moore, còn các biến ra khác là biến Mealy; và ta có lưu đồ SM sau: Thí dụ 2.2 Vẽ lưu đồ SM của hệ kiểm tra chẵn lẻ số bit nhận được ở ngõ vào X, nếu số bit 1 nhận được ngõ ... cài đặt (realization) lưu đồ SM tìm phương trình biến biến trạng thái - Các bước thực sau: * Thực gán trạng thái cho hộp trạng thái * Xác đònh phương trình biến Zi - Tìm trạng thái có xuất biến... thái biến điều kiện vào - Phương trình biến tổng (OR) tích số tìm thấy bước lại với * Gán trạng thái: S0 00 = AB S0: AB = 00; S1: AB = 01 S2: AB = 11 Za * Phương trình biến ra: Za = A B X S1 Zb... Za = A B X S1 Zb = A B 01 Zc = A B Zb Z1 = A B X X S2 Z2 = A B X 11 Zc Z1 X Z2 * Xác đònh phương trình biến trạng thái kế Q+j - Tìm tất trạng thái Qj =1 - Tại trạng thái này, tìm tất đường dẫn