«Работать добросовестно — значит: работать, повышая свою квалификацию, проявляя инициативу в совершенствовании продукции, технологий, организации работ, оказывая не предусмотренную должностными инструкциями помощь другим сотрудникам (включая и руководителей) в общей им всем работе.

ПЦУСБ/Лекция 4 — различия между версиями

Материал из Wiki
Перейти к: навигация, поиск
м (→‎Слайд: Тоже самое в виде графа)
м (→‎Слайд: Граф состояний и переходов)
Строка 32: Строка 32:
  
 
== Слайд: Граф состояний и переходов ==
 
== Слайд: Граф состояний и переходов ==
 +
 +
{|
 +
|
  
 
<graph>
 
<graph>
 +
 
digraph G {
 
digraph G {
  
−
node[color="red",shape="rectangle",style="rounded",fontsize=14];
+
node[color="red",shape="rectangle",style="rounded",fontsize=12];
 +
edge[fontsize=10, style="bold"];
  
−
q1 -> q2 [label="x1"]
+
{ rank=source Q1 [label="Q1\n y1"] }
−
q2 -> q3 [label="x3"]
+
−
q3 -> q1 -> q1 [label="x0"]
+
  
−
#{rank = same; "Модель" "Верификация модели" }
+
Q1 -> Q2 [label="x1=1", constraint=false]
 +
Q2 -> Q3 [label="x1=1, x2=1", constraint=false]
 +
Q2 -> Q4 [label="x1=1"]
 +
Q4 -> Q1 [label="x1=1", constraint=false]
 +
 
 +
 
 +
edge [color="blue", style="dashed", fontsize=10];
 +
 
 +
Q2 -> Q1 [label="RST=1"]
 +
Q3 -> Q1 [label="RST=1"]
 +
Q4 -> Q1 [label="RST=1"]
 +
 
 +
Q2 [label="Q2\n y2"]
 +
Q3 [label="Q3\n y1"]
 +
Q4 [label="Q4\n y3"]
  
 
}
 
}
 
</graph>
 
</graph>
  
 +
|
 +
{| class=standard align=center
 +
|+ Кодирование выходов
 +
! Состояние выхода || Значение y[1:0]
 +
|-
 +
| y1 || 00
 +
|-
 +
| y2 || 10
 +
|-
 +
| y3 || 11
 +
|}
 +
 +
 +
{| class=standard align=center
 +
|+ Кодирование состояний
 +
! Состояние || Код
 +
|-
 +
| Q1 || 0001
 +
|-
 +
| Q2 || 0010
 +
|-
 +
| Q3 || 0100
 +
|-
 +
| Q4 || 1000
 +
|}
 +
|}
 +
 +
 +
== Слайд: Выбор состояний для выходов и кодирование состояний ==
 +
 +
<html><img src="https://docs.google.com/drawings/d/1ihtCm4nSz_DzSkTY3GN5mXHUEA6U95vSyryTTofTIIw/pub?w=907&amp;h=296"></html>
 +
 +
 +
== Слайд: Таблица переходов ==
 +
 +
{| class=standard align=center
 +
! Текущее состояние <br /> state || Входы ||  Следующее состояние<br />next_state
 +
|-
 +
|  "0001" (Q1)  || x(1)='1'  || "0010" (Q2)
 +
|-
 +
|  "0001" (Q1)  || x(1)='0' || "0001" (Q1)
 +
|-
 +
|  "0010" (Q2)  || x(2) = '1', x(1)='0'  || "0100" (Q3)
 +
|-
 +
|  "0010" (Q2)  || x(1)='1'  || "1000" (Q4)
 +
|-
 +
|  "0010" (Q2)  || x(1)='0' || "0010" (Q2)
 +
|-
 +
|  "1000" (Q4)  || x(1)='1'  || "0001" (Q1)
 +
|-
 +
|  "1000" (Q4)  || x(1)='0' || "1000" (Q4)
 +
|-
 +
|  "0100" (Q3)  || - || "0100" (Q3)
 +
|-
 +
|}
 +
 +
 +
== Слайд: Таблица истинности выходной логики ==
 +
 +
{| class=standard align=center
 +
! Состояние || Выход y[1:0]
 +
|-
 +
| Q1: "0001" || y1: "00"
 +
|-
 +
| Q2: "0010" || y2: "10"
 +
|-
 +
| Q3: "0100" || y1: "00"
 +
|-
 +
| Q4: "1000" || y3: "11"
 +
|-
 +
|}
 +
 +
 +
== Слайд: VHDL-модель ==
 +
 +
<source lang="vhdl">
 +
library ieee;
 +
use ieee.std_logic_1164.all;
 +
 +
entity automat is
 +
 
 +
  port (
 +
    x  : in  std_logic_vector(2 downto 1);
 +
    rst : in  std_logic;
 +
    clk : in  std_logic;
 +
    y  : out std_logic_vector(1 downto 0));
 +
 +
end automat;
 +
 +
architecture beh of automat is
 +
 +
  signal state      : std_logic_vector(3 downto 0);
 +
  signal next_state : std_logic_vector(3 downto 0);
 +
 
 +
begin  -- beh
 +
 +
  -- Задание логики переходов (F)
 +
  next_state <=
 +
    "0010" when state="0001" and x(1)='1' else
 +
    "0001" when state="0001" else
 +
    "0100" when state="0010" and x(2 downto 1) = "10" else
 +
    "1000" when state="0010" and x(1)='1' else
 +
    "0010" when state="0010" else
 +
    "0001" when state="1000" and x(1)='1' else
 +
    "1000" when state="1000" else
 +
    "0100" when state="0100" else
 +
    "0000";
 +
 +
  -- регистр, хранящий текущее состояние
 +
  p1: process (clk, rst)
 +
  begin  -- process p1
 +
    if rst = '1' then
 +
      state <= "0001";
 +
    elsif clk'event and clk = '1' then
 +
      state <= next_state;
 +
    end if;
 +
  end process p1;
 +
 +
  -- Задание выходной логики (G)
 +
  y <=
 +
    "00" when state="0001" else
 +
    "10" when state="0010" else
 +
    "00" when state="0100" else
 +
    "11" when state="1000" else
 +
    "00";
 +
end beh;
 +
</source>
  
 
== Слайд: Словесное описание автомата ==
 
== Слайд: Словесное описание автомата ==

Версия 14:21, 13 октября 2013

Лекции ПЦУСБ
Лекции
Практические
Тесты
Лабораторные
Доп. материалы
Slide Show
Slide Show
Заголовок
Цифровые автоматы
Автор
Авдеев Н.А.
Нижний колонтитул
ПЦУСБ/Лекция 4
Дополнительный нижний колонтитул
Авдеев Н.А., 18:44, 25 марта 2014


Содержание

Слайд: Провести анализ схемы (1)

Book-ddu-risx5-42.png


Слайд: Провести анализ схемы (2)

Book-ddu-risx5-57.png


Слайд: Автомат Мили

Avtomat-mili.png
  • Следующее состояние = F (текущее состояние, вход)
  • Выход = G (текущее состояние, вход)

Слайд: Автомат Мура

Avtomat-mura.png
  • Следующее состояние = F (текущее состояние, вход)
  • Выход = G (текущее состояние)

Слайд: Граф состояний и переходов

[svg]

Кодирование выходов
Состояние выхода Значение y[1:0]
y1 00
y2 10
y3 11


Кодирование состояний
Состояние Код
Q1 0001
Q2 0010
Q3 0100
Q4 1000


Слайд: Выбор состояний для выходов и кодирование состояний


Слайд: Таблица переходов

Текущее состояние
state 		Входы Следующее состояние
next_state
"0001" (Q1) x(1)='1' "0010" (Q2)
"0001" (Q1) x(1)='0' "0001" (Q1)
"0010" (Q2) x(2) = '1', x(1)='0' "0100" (Q3)
"0010" (Q2) x(1)='1' "1000" (Q4)
"0010" (Q2) x(1)='0' "0010" (Q2)
"1000" (Q4) x(1)='1' "0001" (Q1)
"1000" (Q4) x(1)='0' "1000" (Q4)
"0100" (Q3) - "0100" (Q3)


Слайд: Таблица истинности выходной логики

Состояние Выход y[1:0]
Q1: "0001" y1: "00"
Q2: "0010" y2: "10"
Q3: "0100" y1: "00"
Q4: "1000" y3: "11"


Слайд: VHDL-модель 

library ieee;
use ieee.std_logic_1164.all;
 
entity automat is
 
  port (
    x   : in  std_logic_vector(2 downto 1);
    rst : in  std_logic;
    clk : in  std_logic;
    y   : out std_logic_vector(1 downto 0));
 
end automat;
 
architecture beh of automat is
 
  signal state      : std_logic_vector(3 downto 0);
  signal next_state : std_logic_vector(3 downto 0);
 
begin  -- beh
 
  -- Задание логики переходов (F)
  next_state <=
    "0010" when state="0001" and x(1)='1' else
    "0001" when state="0001" else
    "0100" when state="0010" and x(2 downto 1) = "10" else
    "1000" when state="0010" and x(1)='1' else
    "0010" when state="0010" else
    "0001" when state="1000" and x(1)='1' else
    "1000" when state="1000" else
    "0100" when state="0100" else
    "0000";
 
  -- регистр, хранящий текущее состояние
  p1: process (clk, rst)
  begin  -- process p1
    if rst = '1' then
      state <= "0001";
    elsif clk'event and clk = '1' then
      state <= next_state;
    end if;
  end process p1;
 
  -- Задание выходной логики (G)
  y <=
    "00" when state="0001" else
    "10" when state="0010" else
    "00" when state="0100" else
    "11" when state="1000" else
    "00";
end beh;

Слайд: Словесное описание автомата

Панель ввода пароля

  • обеспечить возможность задания нового пароля по нажатию специальной кнопки и ввода старого пароля (пароль по умолчанию 000), а затем ввода нового. При неправильном вводе переходит в начальное состояние (ожидание ввода). При правильном старом пароле включить сигнал "доступ открыт", а после ввода нового пароля отключить сигнал "доступ открыт".
  • ввод пароля с клавиатуры (3х значное десятичное число от 000 до 999). Предусмотреть кнопку сброса введённого пароля (при неправильный вводе).
  • после ввода 3 цифр система проверяет введённый пароль с внутренним значением:
    • если пароли совпадают, то включается светодиод "Доступ открыт" на 3 сек., после чего система переходит в режим ввода пароля
    • если пароли не совпадают, то включается звуковой сигнал "Доступ закрыт" на 0.5 сек., после чего система переходит в режим ввода пароля
    • если после ввода 1й или 2й цифры, следующая цифра (т.е. 2-я или 3я соответственно) не введены более чем через 5 секунд, то включается звуковой сигнал "Доступ закрыт" на 0.5 секунды


Слайд: Алгоритм

[svg]

Слайд: Таблица переходов :step

Элементы системы и управляющие сигналы (входы/выходы)

  • Входы
    • кнопка ввода пароля - сигнал SetPassword
    • цифровые кнопки 0-9 - сигналы DigitalKey[8 downto 0]
    • кнопка отмены ввода - сигнал Esc
    • сигналы (со счетчика) отсчитывающие 0.5, 3, 5 с - Dalay05s, Dalay3s, Dalay5s
    • сигнал синхронизации - clk (активный положительный фронт)
    • асинхронный сброс - RST
  • Выходы
    • управление трехразрядным семисегментным индикатором - Digits2[6:0], Digits1[6:0], Digits0[6:0] (реально Digits[6:0] и Index[2:0])
    • светодиод "Доступ открыт" - сигнал Open
    • Динамик - сигнал Speaker
    • Сигнал запуск отсчета паузы - StartCount

Слайд: Таблица переходов

Текущее состояние Событие (входы) Следующее состояние
Любое RST = 1 Начальное состояние (ожидание ввода)
Начальное состояние Нажата кнопка ввода пароля Режим смены пароля: ввод старого пароля
Начальное состояние Нажата цифровая кнопка Режим ввода пароля (для доступа) (1)
Начальное состояние Нажата кнопка Esc Начальное состояние
Режим смены пароля: ввод старого пароля (0) Ввод первой цифры Режим смены пароля: ввод старого пароля (1), отобразить введённую цифру
Режим смены пароля: ввод старого пароля (0) Прошло 5 с Начальное состояние
Режим смены пароля: ввод старого пароля (1) Ввод второй цифры Режим смены пароля: ввод старого пароля (2), отобразить введённую цифру
Режим смены пароля: ввод старого пароля (1) Прошло 5 с Начальное состояние
Режим смены пароля: ввод старого пароля (2) Ввод третьей цифры Режим смены пароля:
  • если пароль правильный - включить светодиод "доступ открыт" и перейти к "ввод нового пароля (0)"
  • если пароль неправильный - перейти в "Начальное состояние"
Режим смены пароля: ввод старого пароля (0-2) Нажата кнопка Esc Начальное состояние

Слайд: Таблица переходов (2)

Текущее состояние Событие (входы) Следующее состояние
Режим ввода пароля (для доступа) (1) Ввод второй цифры Режим ввода пароля (для доступа) (2)
Режим ввода пароля (для доступа) (2) Ввод третьей цифры Переход в состояние:
  • включение "доступ открыт", если пароль правильный
  • включение сигнала "Доступ закрыт", если пароль не правильный
Режим ввода пароля (для доступа) (1 или 2) Прошло 5 с Начальное состояние
доступ открыт Прошло 3 с Начальное состояние
Доступ закрыт Прошло 0.5 с Начальное состояние

Слайд: Тоже самое в виде графа

[svg]

Слайд: NEW

Источник — «http://www.simhard.com/wiki/index.php?title=ПЦУСБ/Лекция_4&oldid=3060»