Diseño de Sistemas Secuenciales Síncronos

1. Diseño de Sistemas Secuenciales Síncronos Tema 10

2. Al final de este tema sabrás ... • Diferenciar perfectamente entre sistema combinacional y secuencial • Modelar sistemas secuenciales mediante Autómatas de Estados Finitos • Analizar un sistema secuencial síncrono • Realizar la implementación de un sistema secuencial síncrono

3. Autómatas de Estado Finitos • Máquina de estados: Modelo matemático que describe los circuitos secuenciales síncronos • E = { E1, ..., En} conjunto de entradas • Z = { Z1, ..., Zm} conjunto de salidas • Q = { Q1, ..., Qp} conjunto de estados • l : Q x E  Z función de salida • d : Q x E  Q función de transferencia

4. Estructura General de un Circuito Secuencial • Con cada evento de reloj (flanco), el nuevo estado Q(t+1) es recalculado y las salidas del sistema pueden variar. La Memoria es la parte secuencial

5. Autómata de Mealy • La función de salida depende del estado anterior y de la entrada • λ: Q x E  Z • δ : Q x E  Q

6. Autómata de Moore • La función de salida depende sólo del estado. • A cada estado le corresponde de forma inequívoca una salida • λ: Q  Z • δ : Q x E  Q

7. Diagramas de Estado • Representación gráfica de los Autómatas de Estados Finitos (Finite State Machines, FSM)‏

8. Ejemplo de Diagrama de Transición de Estados (DTE)‏

9. Análisis de Sistemas Secuenciales Síncronos • Objetivo: obtener el DTE a partir de un circuito • Pasos: • Obtener la expresión para la función/es de salida • Obtener las expresiones para las funciones de transición (entradas a biestables)‏ • Rellenar la tabla de verdad (ecuaciones de excitación)‏ • Dibujar el diagrama

10. El circuito

11. Función Expresión Z(t)‏ XQ1Q2’ J1 X’+Q1’Q2 K1 X’ J2 X K2 Q2 Las expresiones

12. Tabla de verdad y diagrama

13. Síntesis o Diseño de Sistemas Secuenciales Síncronos • Pasos: • Traducción de las especificaciones verbales a diagrama de estados • Obtención de las tablas de transición y excitación (en una misma tabla) • Minimización de las funciones booleanas de entrada a los biestables y de salidas, en funciones de las entradas del sistema y, si se da el caso, de las salidas de los biestables • Implementación del circuito

14. Ejemplo: reconocedor de secuencias • Secuencia a reconocer: 1101 • Definición de estados • Codificación de estados • Diagrama 0/0

15. Ejemplo: reconocedor de secuencias (II)‏ • Tabla de transición y excitación • Minimización de las funciones (Karnaugh)‏

16. Ejemplo: implementación

17. Conclusiones • Los sistemas secuenciales se representan gráficamente mediante diagramas de estados • 2 tipos de autómatas secuenciales: • Autómatas de Mealy: salida asociada a la transición • Autómatas de Moore: salida asociada al estado • Análisis de Sistemas Secuenciales • Obtener el DTE a partir del circuito • Síntesis de Sistemas Secuenciales • Diseñar el circuito secuencial que verifica unas determinadas especificaciones • Problema: la obtención del diagrama de estados depende de la experiencia del diseñador