ПЦУСБ/Лекция 4
Материал из Wiki
- Заголовок
- Цифровые автоматы
- Автор
- Авдеев Н.А.
- Нижний колонтитул
- ПЦУСБ/Лекция 4
- Дополнительный нижний колонтитул
- Авдеев Н.А., 18:44, 25 марта 2014
Слайд: Провести анализ схемы (1)
Слайд: Провести анализ схемы (2)
Слайд: Автомат Мили
- Следующее состояние = F (текущее состояние, вход)
- Выход = G (текущее состояние, вход)
Слайд: Автомат Мура
- Следующее состояние = F (текущее состояние, вход)
- Выход = G (текущее состояние)
Слайд: Граф состояний и переходов
|
|
|
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 State[3:0] |
Выход y[1:0] |
|---|---|
| Q1: "0001" | y1: "00" |
| Q2: "0010" | y2: "10" |
| Q3: "0100" | y1: "00" |
| Q4: "1000" | y3: "11" |
Слайд: VHDL-модель автомата
| Вариант 1 | Вариант 2 |
|---|---|
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"; -- 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"; -- 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; end beh; |
architecture beh2 of automat is type state_type is (Q1, Q2, Q3, Q4); signal state : state_type; signal next_state : state_type; begin -- beh c1: process (state, x) is begin -- process c1 case state is when Q1 => y <= "00"; if x(1)='1' then next_state <= Q2; else next_state <= Q1; end if; when Q2 => y <= "10"; if x = "10" then next_state <= Q3; elsif x(1) = '1' then next_state <= Q4; else next_state <= Q2; end if; when Q3 => y <= "00"; next_state <= Q3; when Q4 => y <= "11"; if x(1) = '1' then next_state <= Q1; else next_state <= Q4; end if; when others => null; end case; end process c1; -- регистр, хранящий текущее состояние p1: process (clk, rst) begin -- process p1 if rst = '1' then state <= Q1; elsif clk'event and clk = '1' then state <= next_state; end if; end process p1; end beh2; |
Слайд: VHDL-модель тестбенча
library ieee; use ieee.std_logic_1164.all; entity tb is end tb; architecture beh of tb is component automat 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 component; signal x : std_logic_vector(2 downto 1); signal rst : std_logic; signal clk : std_logic := '0'; signal y : std_logic_vector(1 downto 0); begin -- beh automat_1: automat port map ( x => x, rst => rst, clk => clk, y => y); clk <= not clk after 10 ns; rst <= '1', '0' after 30 ns, '1' after 400 ns, '0' after 405 ns; process begin -- process x <= "00"; wait for 55 ns; x <= "01"; wait for 20 ns; x <= "01"; wait for 20 ns; x <= "01"; wait for 20 ns; x <= "01"; wait for 40 ns; x <= "10"; wait for 40 ns; x <= "11"; wait for 40 ns; x <= "10"; wait for 40 ns; x <= "01"; wait; end process; end beh;
Слайд: Временные диаграммы
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
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:
|
| 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:
|
| 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
