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PublicouMaria Lourenco Alterado mais de 10 anos atrás
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Máquina de Estados Uma máquina de estados finitos ou autômato finito é uma modelagem de um comportamento composto por estados, transições e ações Um estado armazena informações sobre o passado Uma transição indica uma mudança de estado e é descrita por uma condição que precisa ser realizada para que a transição ocorra Uma ação é a descrição de uma atividade que deve ser realizada em determinado momento
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Máquina de Estados Uma máquina de estados é um sistema seqüencial
O número de estados são finitos As entrada e saídas são consideradas em instantes de tempo discretos que são definidos por pulsos de um sinal de sincronização chamado relógio (clock)
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Diagrama Tradicional de uma Máquina de Estados
entrada saída Lógica Combinacional Estado atual próximo estado Lógica Sequencial clock reset
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Representação de máquinas de estados 1. Tabela de Transição
Máquina de Estados Representação de máquinas de estados 1. Tabela de Transição EA – Estado Atual PE – Próximo Estado
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Representação de máquinas de estados 1. Diagrama de Estados
Máquina de Estados Representação de máquinas de estados 1. Diagrama de Estados
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Máquina de Estados Exemplo 1:
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Máquina de Estados Exemplo 1:
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Máquina de Estados Exemplo 2:
Considere um sistema seqüencial descrito abaixo: Entrada : x(t ) ∋ {a, b, c} Saída : z(t) ∋ {0, 1} Estado : s(t) ∋ {S0 , S1 , S2 , S3 } Estado Inicial: s(0) = S0 Funções : As funções de transição e de saída são: EA – Estado Atual PE – Próximo Estado TABELA DE TRANSIÇÃO ESTADOS
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Máquina de Estados Representação de máquinas de estados
1. Diagrama de Estados da máquina do Exemplo 2 DIAGRAMA DE ESTADOS TABELA DE TRANSIÇÃO ESTADOS
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Máquina de Estados As máquinas de estados são classificados de acordo com o tipo de função de saída, em dois tipos: Máquina de Mealy e Máquina de Moore A máquina de Mealy é um sistema seqüencial cuja saída no tempo t depende do estado e da entrada no tempo t, ou seja: z(t) = H(s(t), x(t)) A máquina de Moore é um sistema seqüencial cuja saída no tempo t depende somente do estado no tempo t, ou seja: z(t) = H(s(t))
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Máquina de Estados Exemplo 1: Máquina de Mealy z(t) = H(s(t), x(t))
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Máquina de Estados Máquina de Moore z(t) = H(s(t))
Representação de máquinas de estados 1. Diagrama de Estados da máquina do Exemplo 2 DIAGRAMA DE ESTADOS TABELA DE TRANSIÇÃO ESTADOS
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Diagrama Tradicional de uma Máquina de Estados
entrada saída Lógica Combinacional Estado atual próximo estado Lógica Sequencial clock reset
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Máquina de Estados Descrição de máquinas de estados usando Verilog
1. Os dois componentes da máquina, ou seja, a função de transição de estado e a função de saída são descritas em blocos always separados. 2. Um dos blocos always descreve a função de transição de estado e é ativado sempre que há um evento no sinal de relógio (clock) e representa a parte sequencial da máquina 3. O segundo bloco always descreve a função de saída e é ativado sempre que há uma transição de estado ou um evento nos sinais de entrada e representa a parte combinacional da máquina
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Máquina de Estados Exemplo 3: Máquina de estados simples (Máquina de lavar) O diagrama de blocos abaixo representa uma máquina de estados com 5 entradas (ínicio, cheio, tempo, secar, reset_n) e o clock A máquina possui 3 saídas (válvula_água, modo_agitar e modo_girar) clock início cheio tempo secar válvula_água modo_agitar modo_girar FSM reset_n FSM – Finite State Machine
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Máquina de Estados O diagrama de estados abaixo especifica a máquina:
Os sinais: válvula_água, modo_agitar e modo_girar são os sinais de saída A máquina possui 4 estados (Espera, Encher, Agitar e Girar) Espera início = 1 Encher Agitar Girar início = 0 cheio = 0 cheio = 1 tempo = 0 tempo = 1 secar = 1 secar = 0 válvula_água = 0 modo_agitar = 0 modo_girar = 0 válvula_água = 1 modo_agitar = 1 modo_girar = 1 reset_n
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Máquina de Estados Descrição Verilog module maquina_de_lavar
(output reg valvula_agua, modo_agitar, modo_girar, input clock, reset_n, inicio, tempo, cheio, secar); reg [1:0] estado_atual; parameter espera = 0, encher =1, agitar = 2, girar = 3; (*) begin // parte combinacional case (estado_atual) espera: begin valvula_agua =0; modo_agitar=0; modo_girar=0; end encher: begin valvula_agua=1; modo_agitar=0; modo_girar=0; agitar: begin valvula_agua=0; modo_agitar=1; modo_girar=0; girar: begin valvula_agua =0; modo_agitar=0; modo_girar=1; endcase (posedge clock, negedge reset_n) // parte sequencial if (~reset_n) estado_atual <= espera; else case (estado_atual) espera: if (inicio == 1) estado_atual <= encher; encher: if (cheio == 1) estado_atual <= agitar; agitar: if (tempo == 1) estado_atual <= girar; girar: if (secar == 0) endcase endmodule
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início válvula_água cheio modo_agitar tempo secar modo_girar reset_n
clock início cheio tempo secar válvula_água modo_agitar modo_girar Máquina de Lavar reset_n Simulação
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Exemplo 4 : Máquina de Estados
Descrição de máquinas de estados usando Verilog Exemplo 4 : Faça uma descrição Verilog da máquina de estados especificada pelo diagrama de estados abaixo: 1/0 Sinic 0/0 1/1 S1 S11 S110
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Descrição Verilog – Exemplo 4
(posedge clock, negedge reset) // parte sequencial if (~reset) estado_atual <= Sinic; else case (estado_atual) Sinic: begin if (x == 0) else begin estado_atual <= S1; estado_anterior <= Sinic; end end S1: begin if (x == 0) begin estado_atual <= Sinic; estado_anterior <= S1; end estado_atual <= S11; estado_anterior <= S1; end S11: begin estado_atual <= S110; estado_anterior <= S11; end estado_atual <= S11; estado_anterior <= S11; end S110: begin estado_atual <= Sinic; estado_anterior <= S110; end estado_atual <= S1; estado_anterior <= S110; end endcase endmodule module maquina_de_estados_detetor_de_padroes_2 (output reg y, input clock, x, reset); reg [1:0] estado_atual, estado_anterior; parameter Sinic = 0, S1 =1, S11 = 2, S110 = 3; (*) begin // parte combinacional case (estado_atual) Sinic: y = 0; S1: begin if (estado_anterior == S110 ) y = 1; else y = 0; end S11: y = 0; S110: y = 0; endcase 1/0 Sinic 0/0 1/1 S1 S11 S110
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Descrição Verilog – Exemplo 4
1/0 Sinic 0/0 1/1 S1 S11 S110 PADRÃO
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