Tema 2 Sistemas Secuenciales bsicos Introduccin Sistemas secuenciales

Tema 2. Sistemas Secuenciales básicos • Introducción • Sistemas secuenciales síncronos • Sistemas secuenciales básicos • Máquinas de estado • Resolución de Máquinas síncronas de • Camino crítico y frecuencia máxima Moore

Sistemas secuenciales vs. combinacionales Combinacionales: ◦ La salida depende sólo de la entrada. ◦ Reaccionan inmediatamente ◦ No sirven para implementar sistemas en bucle cerrado Si(t)=f(Ej(t)) Secuenciales: ◦ La salida depende de la entrada instantánea pero también de sus valores anteriores (estado) ◦ Discretos en el tiempo Si(t)=f(Ej(t), Xk(N))

Sistemas síncronos vs. asíncronos Asíncronos ◦ Las entradas se muestrean de manera continua (dt) ◦ Las salidas cambian en cualquier momento Síncronos: ◦ Las entradas se muestrean de forma discreta. ◦ Señal de sincronismo: reloj. ◦ Las salidas cambian sólo en los momentos

Sistemas secuenciales básicos Contador: ◦ Ascendente: cada bit cambia cuando todos los anteriores son 1 ◦ Descendente: cada bit cambia cuando todos los anteriores son 0

Sistemas secuenciales básicos Registro de desplazamiento: ◦ A cada flanco del reloj, el dato se desplaza. ◦ Añadiéndole un multiplexor:

Sistemas secuenciales básicos Registro de captura: ◦ Cuando la señal CAP está activa, leo la entrada. Si no, almaceno.

Máquinas de estado Máquina de estado: ◦ Sistema secuencial con un número finito de estados, cuya salida depende del estado y de la entrada. Máquina síncrona de estado: ◦ Máquina de estado que evoluciona como un sistema síncrono. Máquina de Moore: ◦ Máquina síncrona de estado, cuyas salidas sólo dependen del estado. Máquina de Mealy: ◦ Máquina síncrona de estado, cuyas salidas dependen del estado y del valor instantáneo de las entradas.

Resolución de Máquinas Síncronas de Moore Reconocer los estados Esquematizar las transiciones Asignar estados Asignar valores a las salidas en cada estado Resolver el CCE Resolver el CCS

Resolución de Máquinas Síncronas de Moore (ejemplo) Sistema de medición de velocidad Dos espiras Señales activas a nivel alto Se mide el tiempo entre C 1 y C 2, y con eso la velocidad Cronograma de las señales: Estados: T 1, T 2, T 3, T 4, T 5 y error

Resolución de Máquinas Síncronas de Moore (ejemplo) Subdivisión del sistema. Entradas: SP 1, SP 2 Salidas: C 1, C 2, ERR 1 y FIN Algunas señales (FIN, ERR 1) sólo duran un ciclo de reloj.

Resolución de Máquinas Síncronas de Moore (ejemplo) Tabla de Transición de Estados: Expresión del siguiente estado en función del actual y las diversas combinaciones de entradas. Indicación de las salidas de cada estado EST SP 2 SP 1 SALIDAS 00 01 11 10 C 1 C 2 ERR 1 FIN 0 1 2 3 (0) 5 5 4 1 (1) 5 5 5 2 (2) 5 5 5 3 (3) 0 1 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 4 5 0 0 0 0 1 1 0

Resolución de Máquinas Síncronas de Moore (ejemplo) Simplificación de la tabla. Otro ejemplo: debo controlar el péndulo invertido. TTE: Est. 0 1 2 3 4 SI-SD 00 01 10 11 (0) 1 2 -3 (1) --4 -- (2) -(3) 1 2 -(4) 1 2 -- Salidas D I 0 0 0 1 1 0 Busco estados con las mismas salidas y transiciones compatibles: 2 -4 y 1 -3. Tabla simplificada: Est. 0 1 2 SI-SD 00 01 10 11 (0) 1 2 -(1) --(2) -- Salidas D I 0 0 0 1 1 0

Resolución de Máquinas Síncronas de Moore (ejemplo) Asignación de estados y Tabla de Excitación. Cómo voy a representar los estados. A partir de ahí, resolver el CCE EST 000 001 010 011 100 101 SP 2 00 SP 1 01 SALIDAS C 1 C 2 ERR FIN 1 (000) 001 101 0 0 101 (001) 010 101 1 1 0 0 101 (010) 011 0 0 101 101 (011) 0 0 000 000 0 0 0 1 000 000 0 0 11 10 Entradas de los biestables: estado siguiente Tabla de excitación: entradas de los biestables en función de sus salidas y de las entradas del sistema. Expresión del CCE. Q 3 -Q 2 -Q 1 SP 2 -SP 1 D 3 -D 2 -D 1 0 -0 -0 0 -0 -1 0 -1 -0 0 -1 -1 1 -0 -0 1 -0 -1 1 -1 -0 1 -1 -1 0 -0 0 -1 1 -1 1 -0 0 -0 0 -1 1 -1 1 -0 0 -0 -0 0 -0 -1 1 -0 -1 1 -0 -1 0 -1 -0 0 -1 -1 1 -0 -0 1 -0 -1 0 -1 -1 0 -0 -0 0 -0 -0 -- -- --- -- --- -- --

Resolución de Máquinas Síncronas de Moore (ejemplo) Circuito Combinacional de Salidas en función del estado No dependen de las entradas (Moore) Q 3 0 0 1 1 Q 2 0 0 1 1 Q 1 0 1 0 1 C 1 0 0 0 0 --- C 2 0 1 1 0 0 0 --- Err 0 0 0 1 --- Fin 0 0 1 0 ---

Resolución de Máquinas Síncronas de Moore (ejemplo) C. C. E:

Resolución de Máquinas Síncronas de Moore (ejemplo) C. C. S:

Camino crítico y frecuencia máxima Camino crítico: el más largo desde la salida de un biestable a la entrada de otro biestable. Frecuencia máxima: la máxima frecuencia a la que puede ir el reloj de un sistema síncrono. Relacionado con el retraso del camino crítico. CC: 4 puertas tcc=4·td f. MAX=1/tcc