Maquinas de Estado ONE HOT

 

Diagrama de tiempos para la máquina

•   N o es una descripción completa del comportamiento de la máquina 41

EL - 3213 Circuitos Digitales I

Diseño de Circuitos Secuenciales

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Diseño de máquinas de estado sincrónicas Se asumirá que se tiene una descripción funcional del circuito mediante mediante  palabras, diagrama diagrama de estados o diagrama temporiza temporizado do 1. Con Constr struir uir una ta tabla bla de e esta stado/ do/sal salida ida.. Opc Opcion ionalm alment ente: e: minim minimiza izarr la tabla de estado/salida. 2. As Asig igna naci ción ón de es esta tado dos. s. 3. Con Constr struir uir la ttabl abla a de trans transici ición/ ón/sal salida ida.. 4. Ele Elegir gir el ttipo ipo de fflip lip-fl -flop op p para ara la m memo emoria ria de esta estado. do. 5. Co Cons nstr trui uirr u una na tabl tabla ad de ee exc xcit itac ació ión nap par arti tirr de la ta tabl bla a de transición/salida. 6. En Enco cont ntra rarr las las ec ecua uaci cion ones es de e exc xcit itac ació ión n a pa part rtir ir de lla a tabl tabla a de excitación. 7. Encon Encontrar trar las ecuac ecuaciones iones de sa salida lida a par partir tir d de e la tabla de transición/salida. 8. Di Dibu buja jarr e ell d dia iagr gram ama a llóg ógic ico. o.

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• Ejemplo: Ejemplo: Diseñar Diseñar una cerradu cerradura ra de comb combinaci inación ón con dos entradas, X1 y X2. La cerradura abre para la secuencia X1, X2,X2 (una entrada por pulso de reloj). Estado X1 X2 ------------------------------------------------ --------------------------------------------------------------------------------------Sign Si gnif ifiicado cado Nam ame e 00 01 10 11  ABRIR ------------------------------------------------ --------------------------------------------------------------------------------------Inicio

A

A

A

B

A (B) 0

Obt. X1

B

A

C

A

A (C) 0

Obt. X1,X2

C

A

D

A

A (D) 0

Obt. X1,X2,X2 D

A

A (D)

B

A

1

• Las ambigüedades ambigüedades en la especifi especificación cación se resuelven en la tabla de estado. 44

 

 Asignación de estados • Se puede puede m mini inimar mar e ell número número de es estad tados os (v (ver er texto texto Wakerly), pero casi nadie se preocupa ya por eso. • Se req requie uiere re asi asigna gnarr a cada cada e esta stado do una combin combinaci ación ón de variables de estado.  – El mínimo nú número mero de variable variables s para n estados es !log2 n"  – Usar más qu que e el mínimo puede ser ventajoso en algunas situacione situa ciones, s, por ejemp ejemplo, lo, una varia variable ble por estad estado o (“activ (“activo o uno” o “one-hot” “one-hot” (ver ttexto exto). ).  – Del ejemplo -- 4 estados, 2 variables de estado (Q1, (Q1,Q2): Q2):

 A ==> 00 B ==> 01 C ==> 10 D ==> 11

Hasta aquí es “arte”, el resto es “dar vuelta vuelta a la maniv manivela” ela” 45

Tabla de transición • Sustituir Sustituir los estados por las combinac combinaciones iones de variables de estado en la tabla de estado. Estado X1 X2 ------------------------------------------------ --------------------------------------------------------------------------------------Sign Si gnif ific icado ado Q1 Q2 0 00 0 01 10 11  ABRIR ------------------------------------------------ --------------------------------------------------------------------------------------Inicio

00

00

00

01

00

0

Obt. X1

01

00

10

00

00

0

Obt. X1,X2

10

00

11

00

00

0

Obt. X1,X2,X2 1 1

00 00 01 00 1 ---------------------------------------------Q1∗ Q2∗ 46

 

Ecuaciones de transición; circuito • La tabla de de transición transición especifi especifica ca cada va variabl riable e de estado siguiente (Q1∗, Q2∗) como como una función función lógic lógica a combinacional de Q1, Q2, X1, X2.  – Encontrar una realización de cada función u usando sando su técni técnica ca favorita.

• Constr Construir uir el c circ ircuit uito. o.

Q1

Q1∗

D

Q

D

Q

Q1  ABRIR

Q2 X1 X2

Q2∗

Q2

CLK

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Otro ejemplo de diseño (del libro) • Diseñe Diseñe una máquin máquina a de de e esta stados dos con ent entrad radas as A, B y una salida salida Z que sea 1 si:  – A tuvo el mism mismo o valor en los d dos os pulso de rel reloj oj anteriores, o  – B ha sido 1 desde la última vez qu que e la condición a anterior nterior fue verdadera.

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 Asignación de estados • Existen =6,720 diferent diferentes es asignaciones asignaciones de 5 estados usando 3 variables.  – Y aún más usando 4 o más variables.

• Algunas asignaci asignaciones ones “interesa “interesantes”: ntes”:

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Tabla de transición/salida transición/salida

(Q1-Q3 descompuesta)

• Sustit Sustituci ución ón tex textua tuall simp simple le • Con flip-flop flip-flops s tipo D la tabla de excitac excitación ión es idén idéntica tica a la tabla de transic transición ión – Pero con u un n “truco”, “truco”, se puede diseñar diseñar con JK u usando sando la m misma isma tabla (este método está en los libros de texto). 50

 

Desarrollo de las ecuaciones de excitación

• Asumir Asumir que los es estados tados mo usados usados tienen tienen un estado estado si sigu guie ient nte e = 000

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Otro ejemplo (de un examen) • Diseñ Diseñe e un circ circuit uito os sec ecuen uenci cial al sí síncr ncrono ono qu que e dete de tect cte e cu cuan ando do do dos s en entr trad adas as X e Y de un bi bitt han sido sido igua iguales les dura durante nte tres peri periodos odos de relo relojj y lu lueg ego o dif difer eren ente tes s dur duran ante te el sigu siguie ient nte e periodo. L La a salida Z tipo MEALY debe ser  ALTA cada vez que se detecta la condición ante an teri rior or.. Ut Util ilic ice e flip flip-f -flo lops ps tipo tipo D.

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