Dezembro de 2005 Sistemas Digitais 1 Síntese com um flip-flop por estado Prof. Carlos Sêrro Adaptado para l ó gica positiva por Guilherme Arroz SISTEMAS DIGITAIS

Prof. Carlos Sêrro Dezembro de 2005Sistemas Digitais2 Métodos de síntese A síntese clássica que estudámos anteriormente tem um inconveniente: é morosa e complexa quando o número de entradas externas, de saídas e de estados é muito elevado A síntese clássica que estudámos anteriormente tem um inconveniente: é morosa e complexa quando o número de entradas externas, de saídas e de estados é muito elevado Os quadros de Karnaugh e as tabelas de excitações e de saídas são muito grandes Os quadros de Karnaugh e as tabelas de excitações e de saídas são muito grandes Seria interessante outro método de síntese que fosse mais simples Seria interessante outro método de síntese que fosse mais simples

Prof. Carlos Sêrro Dezembro de 2005Sistemas Digitais3 Métodos de síntese Existem várias alternativas de síntese, mais ou menos complexas Existem várias alternativas de síntese, mais ou menos complexas Usando contadores, registos, etc. Usando contadores, registos, etc. No nosso curso vamos estudar um outro método, designado por síntese com 1 FF por estado No nosso curso vamos estudar um outro método, designado por síntese com 1 FF por estado O logigrama do circuito (o produto final do processo) é obtido directamente a partir do diagrama de estados O logigrama do circuito (o produto final do processo) é obtido directamente a partir do diagrama de estados

Prof. Carlos Sêrro Dezembro de 2005Sistemas Digitais4 Métodos de síntese Este método não usa tabelas de excitação nem quadros de Karnaugh Este método não usa tabelas de excitação nem quadros de Karnaugh Naturalmente, trocamos a simplicidade da síntese por mais lógica Naturalmente, trocamos a simplicidade da síntese por mais lógica Mais FFs: em vez do número mínimo de FFs, usamos 1 FF por estado Mais FFs: em vez do número mínimo de FFs, usamos 1 FF por estado Ex: para 5 estados usamos 5 FFs, em vez de 3 Ex: para 5 estados usamos 5 FFs, em vez de 3 Mais lógica nas excitações (porque usamos mais FFs) Mais lógica nas excitações (porque usamos mais FFs)

Prof. Carlos Sêrro Dezembro de 2005Sistemas Digitais5 Síntese c/ 1 FF por estado O princípio em que se baseia este método resulta de conseguirmos estabelecer uma relação biunívoca entre partes do diagrama de estados e partes do logigrama final do circuito O princípio em que se baseia este método resulta de conseguirmos estabelecer uma relação biunívoca entre partes do diagrama de estados e partes do logigrama final do circuito

Prof. Carlos Sêrro Dezembro de 2005Sistemas Digitais6 Síntese c/ 1 FF por estado Quando a máquina está num determinado estado actual, a saída desse FF, no circuito, está activa, e as saídas dos outros estão inactivas Quando a máquina está num determinado estado actual, a saída desse FF, no circuito, está activa, e as saídas dos outros estão inactivas Com o aparecimento de um flanco de comutação, a máquina passa ao estado seguinte, e o FF correspondente a esse estado passa agora a ter a sua saída activa e os outros não Com o aparecimento de um flanco de comutação, a máquina passa ao estado seguinte, e o FF correspondente a esse estado passa agora a ter a sua saída activa e os outros não

Prof. Carlos Sêrro Dezembro de 2005Sistemas Digitais7 Síntese c/ 1 FF por estado Em resumo, em cada período de relógio apenas um FF tem a saída activa Em resumo, em cada período de relógio apenas um FF tem a saída activa Ou seja, obtemos, no fim, uma espécie de registo de deslocamento complexo Ou seja, obtemos, no fim, uma espécie de registo de deslocamento complexo Evidentemente, temos de definir um estado inicial para a máquina, activando a saída desse FF e desactivando todas as outras Evidentemente, temos de definir um estado inicial para a máquina, activando a saída desse FF e desactivando todas as outras Activando inicialmente as entradas de Preset e de Clear assíncronas Activando inicialmente as entradas de Preset e de Clear assíncronas

Prof. Carlos Sêrro Dezembro de 2005Sistemas Digitais8 Síntese c/ 1 FF por estado Consideremos de novo o diagrama de estados de Mealy do detector de sequências 0101 sobrepostas, e vamos sintetizá-lo com 1 FF por estado Consideremos de novo o diagrama de estados de Mealy do detector de sequências 0101 sobrepostas, e vamos sintetizá-lo com 1 FF por estado

Prof. Carlos Sêrro Dezembro de 2005Sistemas Digitais9 Síntese c/ 1 FF por estado Começamos por perceber que, se temos 4 estados vamos ter 4 flip-flops Começamos por perceber que, se temos 4 estados vamos ter 4 flip-flops A seguir conv é m estabelecer o estado inicial, A, fazendo o Preset assíncrono do FF A e o Clear dos restantes A seguir conv é m estabelecer o estado inicial, A, fazendo o Preset assíncrono do FF A e o Clear dos restantes

Prof. Carlos Sêrro Dezembro de 2005Sistemas Digitais10 Síntese c/ 1 FF por estado O estado A é estado seguinte do estado actual A se X=1, ou do estado actual C se X=1 O estado A é estado seguinte do estado actual A se X=1, ou do estado actual C se X=1 DA = QA X + QC x

Prof. Carlos Sêrro Dezembro de 2005Sistemas Digitais11 Síntese c/ 1 FF por estado O estado B é estado seguinte do estado actual A se X=0, ou do estado actual B se X=0, ou do estado actual D se X=0 O estado B é estado seguinte do estado actual A se X=0, ou do estado actual B se X=0, ou do estado actual D se X=0 DB = QA X + QB X + QD X

Prof. Carlos Sêrro Dezembro de 2005Sistemas Digitais12 Síntese c/ 1 FF por estado O estado C é estado seguinte do estado actual B se X=1, ou do estado actual D se X=1 O estado C é estado seguinte do estado actual B se X=1, ou do estado actual D se X=1 DC = QB X + QD X

Prof. Carlos Sêrro Dezembro de 2005Sistemas Digitais13 Síntese c/ 1 FF por estado O estado D é estado seguinte do estado actual C se X=0 O estado D é estado seguinte do estado actual C se X=0 QD = QC X

Prof. Carlos Sêrro Dezembro de 2005Sistemas Digitais14 Síntese c/ 1 FF por estado Finalmente, a saída Z vem a 1 no estado D se e só se X=1 Finalmente, a saída Z vem a 1 no estado D se e só se X=1 Z = QD X

Prof. Carlos Sêrro Dezembro de 2005Sistemas Digitais15 Síntese c/ 1 FF por estado

Prof. Carlos Sêrro Dezembro de 2005Sistemas Digitais16 Síntese c/ 1 FF por estado Transição incondicional Transição incondicional Vamos incondicionalmente de um estado actual A para um estado seguinte B (qualquer que seja o valor lógico nas entradas, no exemplo X) Vamos incondicionalmente de um estado actual A para um estado seguinte B (qualquer que seja o valor lógico nas entradas, no exemplo X)

Prof. Carlos Sêrro Dezembro de 2005Sistemas Digitais17 Síntese c/ 1 FF por estado Transição incondicional Transição incondicional Quando a máquina está no estado A, a saída do FF A está activa e a do FF B está inactiva Quando a máquina está no estado A, a saída do FF A está activa e a do FF B está inactiva Quando a máquina passa ao estado B, a saída do FF B vem activa e a do FF A vem inactiva Quando a máquina passa ao estado B, a saída do FF B vem activa e a do FF A vem inactiva

Prof. Carlos Sêrro Dezembro de 2005Sistemas Digitais18 Síntese c/ 1 FF por estado Transição condicionada ou fork Transição condicionada ou fork Vamos de um estado actual A para um de vários estados seguintes, consoante o valor lógico numa ou mais entradas (no exemplo apenas uma entrada, X, logo transita-se de A para B ou para C) Vamos de um estado actual A para um de vários estados seguintes, consoante o valor lógico numa ou mais entradas (no exemplo apenas uma entrada, X, logo transita-se de A para B ou para C)

Prof. Carlos Sêrro Dezembro de 2005Sistemas Digitais19 Síntese c/ 1 FF por estado Transição condicionada ou fork Transição condicionada ou fork Quando a máquina está no estado A, a saída do FF A está activa e as dos outros estão inactivas Quando a máquina está no estado A, a saída do FF A está activa e as dos outros estão inactivas Quando a máquina passa ao estado B, por exemplo,a saída do FF B vem activa e as dos outros vêm inactivas Quando a máquina passa ao estado B, por exemplo,a saída do FF B vem activa e as dos outros vêm inactivas

Prof. Carlos Sêrro Dezembro de 2005Sistemas Digitais20 Síntese c/ 1 FF por estado Convergência ou join Convergência ou join Vamos de um de entre vários estados actuais para um estado seguinte comum Vamos de um de entre vários estados actuais para um estado seguinte comum Na sua forma mais simples, essas transições não dependem dos valores lógicos nas entradas Na sua forma mais simples, essas transições não dependem dos valores lógicos nas entradas

Prof. Carlos Sêrro Dezembro de 2005Sistemas Digitais21 Síntese c/ 1 FF por estado Saídas de Mealy ou saídas condicionadas Saídas de Mealy ou saídas condicionadas Os dois exemplos possíveis são Z=X ou Z=X Os dois exemplos possíveis são Z=X ou Z=X Z = X

Prof. Carlos Sêrro Dezembro de 2005Sistemas Digitais22 Síntese c/ 1 FF por estado Saídas de Mealy ou saídas condicionadas Saídas de Mealy ou saídas condicionadas

Prof. Carlos Sêrro Dezembro de 2005Sistemas Digitais23 Síntese c/ 1 FF por estado Saídas de Moore ou saídas incondicionais Saídas de Moore ou saídas incondicionais Os dois exemplos possíveis são Z=0 ou Z=1 Os dois exemplos possíveis são Z=0 ou Z=1 Z = 0 Z = 1

Prof. Carlos Sêrro Dezembro de 2005Sistemas Digitais24 Síntese c/ 1 FF por estado Saídas de Moore ou saídas incondicionais Saídas de Moore ou saídas incondicionais