X36LOB – Semestrální práce

Autor

Aleš Roubíček [mailto:roubia1@fel.cvut.cz]

cvičení: čtvrtek 16:15

cvičící: Ing. Pavel Kubalík

Datum poslední aktualizace: 9. 1. 2005

Zadání

I. Pomocí synchronního sekvenčního obvodu realizujte konečný automat se dvěma vstupy a, b a jedním výstupem z, zadaný následující tabulkou přechodů a tabulkou výstupů. Minimalizujte počet vnitřních stavů a použijte vhodné zakódování vnitřních stavů. Výsledné schéma implementujte v Xilinx ISE a nahrajte do přípravku XCRP. Vstupy ovládejte přepínači, výstup a všechny vnitřní proměnné vyveďte na LED diody. Pro hodinový signál a signál reset (použijte klopné obvody s asynchronním nulováním) použijte tlačítka. Správnost návrhu ověřte na přípravku podle tabulky přechodů a výstupů.

  
    \ba| tabulka přechodů          tabulka výstupů
   Qi\ | 00   01   10               00   01   10
  --------------------             --------------
     Q0| Q8   Q14  Q1                0    0    0   
     Q1| Q5   Q3   Q0                1    1    0   
     Q2| Q13  Q6   Q1                1    0    0   

     Q3| Q11  Q0   Q13               1    1    1   
     Q4| Q13  Q11  Q12               1    0    0   
     Q5| Q13  Q6   Q7                1    0    0   
     Q6| Q10  Q5   Q1                1    1    0   
     Q7| Q5   Q3   Q13               1    1    0   
     Q8| Q9   Q4   Q3                0    1    0   
     Q9| Q3   Q5   Q7                1    1    0   
    Q10| Q6   Q13  Q0                1    1    1   
    Q11| Q3   Q2   Q12               1    1    0   
    Q12| Q5   Q10  Q13               1    1    0   
    Q13| Q14  Q8   Q7                0    0    0   
    Q14| Q11  Q4   Q10               0    1    0   

  Použijte klopné obvody typu D(FDC).
  1. Použijte buď NAND nebo NOR hradla.
  2. Vnější vstupy máte k dispozici pouze v přímé formě.
  3. Zpoždění obvodů pro hradla i pro klopné obvody naleznete v přednáškách.

II. Stanovte maximální možnou hodinovou frekvenci za předpokladů: Vstupní stavy obvodu se mění pouze v intervalu <T, T + 3 ns>, kde T jsou okamžiky příchodu hrany hodinových pulzů. Správný výstupní stav musí trvat po dobu nejméně 3 ns.

Vypracování

Minimalizace vnitřních stavů

původní tabulka vnitřních stavů
  00 01 10
0 8 14 1
1 5 3 0
2 13 6 1
3 11 0 13
4 13 11 12
5 13 6 7
6 10 5 1
7 5 3 13
8 9 4 3
9 3 5 7
10 6 13 0
11 3 2 12
12 5 10 13
13 14 8 7
14 11 4 10
1. krok
minimalizace
    00 01 10
a 0 8e 14e 1c
13 14e 8e 7c
b 3 11c 0a 13a
10 6c 13a 0a
c 1 5d 3b 0a
6 10b 5d 1c
7 5d 3b 13a
9 3b 5d 7c
11 3b 2d 12c
12 5d 10b 13a
d 2 13a 6c 1c
4 13a 11c 12c
5 13a 6c 7c
e 8 9c 4d 3b
14 11c 4d 10b
2. krok
minimalizace
    00 01 10
a 0 8e 14e 1c
13 14e 8e 7c
b 3 11f 0a 13a
10 6f 13a 0a
c 1 5d 3b 0a
7 5d 3b 13a
12 5d 10b 13a
d 2 13a 6f 1c
4 13a 11f 12c
5 13a 6f 7c
e 8 9f 4d 3b
14 11f 4d 10b
f 6 10b 5d 1c
9 3b 5d 7c
11 3b 2d 12c
výsledná tabulka vnitřních stavů a výstupů
  00 01 10 00 01 10
A E E C 0 0 0
B F A A 1 1 1
C D B A 1 1 0
D A F C 1 0 0
E F D B 0 1 0
F B D C 1 1 0
tabulka zakódovaných stavů
  00 01 10 00 01 10
000 110 110 011 0 0 0
001 100 000 000 1 1 1
011 010 001 000 1 1 0
010 000 100 011 1 0 0
110 100 010 001 0 1 0
100 001 010 011 1 1 0