5.Análisis y diseño desistemas secuenciales (III) Fundamentos de los Computadores Grado en Ingeniería Informática

Análisis y diseño de sistemas secuenciales2 Diseño de sistemas secuenciales (II)  Diseñar un circuito secuencial (basado en un modelo de Mealy) que monitorice una determinada línea de entrada y que active una señal de salida cuando detecte que la entrada ha seguido la secuencia 0110 durante los últimos cuatro ciclos. Desarrollar dos versiones:  una que acepte la secuencia como dos secuencias enlazadas y  otra que en la secuencia sólo reconozca la primera de ellas  Pasos: 1. Construir el diagrama de estados 2. Generar tablas de estado siguiente y de salida 3. Codificar entradas, estados y salidas 4. Elegir biestables 5. Obtener ecuaciones de excitación 6. Obtener ecuaciones de salida 7. Realizar esquema lógico 8. Simular y verificar

Análisis y diseño de sistemas secuenciales3 Análisis de circuitos secuenciales - 5

Análisis y diseño de sistemas secuenciales4 Diseño de sistemas secuenciales - propuesto  Diseñar el circuito secuencial que controla una máquina expendedora de cerveza que admite monedas de 0.20€ y 1€, en la que el precio de la cerveza es de 0.60€  El circuito diseñado será de tipo Mealy, por lo que las salidas dependerán tanto del estado actual como del valor de la entrada  Pasos: 1. Construir el diagrama de estados 2. Generar tablas de estado siguiente y de salida 3. Codificar entradas, estados y salidas 4. Elegir biestables 5. Obtener ecuaciones de excitación 6. Obtener ecuaciones de salida 7. Realizar esquema lógico 8. Simular y verificar

Análisis y diseño de sistemas secuenciales5 Diseño de sistemas secuenciales - propuesto  Diseña un circuito secuencial que implemente el funcionamiento del autómata de la figura utilizando biestables de tipo D y la mínima cantidad posible de puertas AND, OR y NOT.  Pasos: 1. Construir el diagrama de estados 2. Generar tablas de estado siguiente y de salida 3. Codificar entradas, estados y salidas 4. Elegir biestables 5. Obtener ecuaciones de excitación 6. Obtener ecuaciones de salida 7. Realizar esquema lógico 8. Simular y verificar

Análisis y diseño de sistemas secuenciales6 Diseño de sistemas secuenciales - propuesto  Diseña un circuito secuencial que implemente el funcionamiento del autómata de la figura utilizando biestables de tipo T y la mínima cantidad puertas.  Pasos: 1. Construir el diagrama de estados 2. Generar tablas de estado siguiente y de salida 3. Codificar entradas, estados y salidas 4. Elegir biestables 5. Obtener ecuaciones de excitación 6. Obtener ecuaciones de salida 7. Realizar esquema lógico 8. Simular y verificar ó 10

Análisis y diseño de sistemas secuenciales7

8 Diseño de sistemas secuenciales (II)  Vamos a diseñar un circuito que monitorice una determinada línea de entrada y que active una señal de salida cuando detecte que la entrada ha seguido la secuencia 0110 durante los últimos cuatro ciclos  El circuito diseñado será de tipo Mealy, por lo que las salidas dependerán tanto del estado actual como del valor de la entrada  A partir de esta descripción en lenguaje natural debemos desarrollar el diagrama de estados que describa el circuito de forma funcional

Análisis y diseño de sistemas secuenciales9 Diseño de sistemas secuenciales (II)  Dado un estado inicial, debemos permanecer en él hasta que aparezca un cero  A partir del primer cero debemos avanzar de estado mientras nos sigan llegando bits de la secuencia 0110

Análisis y diseño de sistemas secuenciales10 Diseño de sistemas secuenciales (II)  En el caso de que aparezca un número que no pertenezca a la secuencia correcta tendremos que regresar a un estado anterior  Si llega un 0 fuera de secuencia lo consideramos como el primer 0 de la siguiente secuencia y vamos al segundo estado  Si llega un 1 fuera de secuencia regresamos al estado inicial a esperar que llegue un 0

Análisis y diseño de sistemas secuenciales11 Diseño de sistemas secuenciales (II)  Por último regresaremos al estado inicial  Si regresamos porque se completó la secuencia correcta con un 0 activaremos la señal de salida  Si regresamos porque apareció un 1 fuera de secuencia mantendremos la señal de salida desactivada

Análisis y diseño de sistemas secuenciales12 Diseño de sistemas secuenciales (II)  A continuación debemos asignar códigos a los cuatro estados del diagrama. Lo haremos de forma arbitraria  En total necesitaremos dos biestables, que también elegiremos de forma arbitraria: un JK y un D

Análisis y diseño de sistemas secuenciales13 Diseño de sistemas secuenciales (II)  A partir del diagrama de estados podemos generar la tabla de estado siguiente

Análisis y diseño de sistemas secuenciales14 Diseño de sistemas secuenciales (II)  Con la tabla de estado siguiente, y conociendo cuáles son los tipos de biestable utilizados, podemos generar la tabla de excitación y obtener las ecuaciones

Análisis y diseño de sistemas secuenciales15 Diseño de sistemas secuenciales (II)  A partir del diagrama de estados también puede generarse la tabla de salida y la ecuación correspondiente, siempre teniendo en cuenta que estamos hablando de un circuito de tipo Mealy

Análisis y diseño de sistemas secuenciales16 Diseño de sistemas secuenciales (II)  Ahora que tenemos las ecuaciones podemos completar el proceso de diseño dibujando el diagrama del circuito

Análisis y diseño de sistemas secuenciales17 Análisis de circuitos secuenciales - 5  A continuación analizaremos el siguiente circuito: es de tipo Mealy porque las salidas dependen tanto del estado del circuito como de las entradas del mismo

Análisis y diseño de sistemas secuenciales18 Análisis de circuitos secuenciales - 5  El circuito tiene 2 biestables, es decir, 4 estados posibles  El circuito tiene una única señal de entrada X  El circuito tiene una única señal de salida Y

Análisis y diseño de sistemas secuenciales19 Análisis de circuitos secuenciales - 5  A partir del circuito podemos obtener las ecuaciones correspondientes a las entradas de los biestables

Análisis y diseño de sistemas secuenciales20 Análisis de circuitos secuenciales - 5  Conociendo el funcionamiento de los biestables JK y D es posible, partiendo de las ecuaciones de las entradas, generar la tabla de excitación y de estado siguiente

Análisis y diseño de sistemas secuenciales21 Análisis de circuitos secuenciales - 5  Partiendo del circuito también podemos obtener la ecuación correspondiente a la señal de salida

Análisis y diseño de sistemas secuenciales22 Análisis de circuitos secuenciales - 5  A partir de la ecuación de salida podemos generar la tabla de salida

Análisis y diseño de sistemas secuenciales23 Análisis de circuitos secuenciales - 5  Con las tablas anteriores podemos obtener el diagrama de estados del circuito que describe su funcionamiento

Análisis y diseño de sistemas secuenciales24 Análisis de circuitos secuenciales - 5  El circuito es un contador módulo 4  La entrada X es una señal de reset síncrono  La salida Y es una indicación de vuelta a cero