Проектування цифрових пристроїв на основі САПР QUARTUS II: Практикум, страница 48

ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯ

! Спроектувати на основі регістра зсуву ЦПП згідно з варіантом завдання 8 (див. додатки).

СТИСЛІ ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ

Означення і класифікацію регістрів, принцип побудови та схемну реалізацію паралельних регістрів і регістрів зсуву розглянуто в [2], основні їх типи зведено в табл. 8.1, 8.2 (у кінці розділу).  Тут наведемо методику проектування ЦПП на основі регістрів зсуву.

Генератори цифрових кодів і розподільники

Крім зберігання інформації і виконання арифметичних операцій регістри застосовуються в цифрових системах радіотехніки та зв’язку, обчислювальної техніки, автоматики тощо для діагностування і корекції похибок цифрових пристроїв, у колах їх керування і синхронізації, мікропрограмного керування вузлами шляхом розподілу перемикальних сигналів у певну кількість каналів і т. ін.

Для розв’язання подібних задач використовуються генератори кодової послідовності (ГКП) та розподільники імпульсів і рівнів (РІР). Серед різного типу ГКП здобули поширення генератори псевдовипадкових чисел і генератори зі сталими кодами, в яких поєднання нулів та одиниць у розрядах регістра залишається незмінним. На основі останнього типу ГКП будуються і РІР, які за видом сигналів поділяють на розподільники рівнів (РР), в яких активна величина потенціалу (логічна  1 або 0) діє протягом такту синхроімпульсів, та розподільники імпульсів (РІ), в яких активний сигнал триває протягом синхроімпульсу. Проте з точки зору схемотехніки розподільники є комбіновані, бо РІ утворюють з РР.

Згадані пристрої циклічної дії, що ґрунтуються на кодах зі сталим поєднанням нулів і одиниць, можна побудувати на тригерах або на регістрах зсуву. Достатньо попередньо записане певне слово зсувати в кільцевому регістрі для отримання на його виходах періодично повторюваної послідовності чисел, яка і правитиме за вихідні сигнали ГКП та РІР. Просування через розряди регістра періодично повторюваної послідовності символів, наприклад, 000111000111... для стислості зручно позначити періодом у дужках: (000111). При цьому значення кодів N на виходах кільцевого регістра залежать від кількості його розрядів n. Так, просуванням праворуч наведеної послідовності символів через дворозрядний регістр (n = 2) на його виходах утворюватимуться коди N = Q₁Q₀ = 00, 00, 01, 11, 11, 10, які далі повторюються. Стисло це можна позначити в десятковій системі кодів як  N = (000111) = 0, 0, 1, 3, 3, 2. Детерміновані коди послідовності мають бути різними, тому дворозрядний регістр є неприйнятний для її формування, адже серед кодів є однакові. Розрядність регістра збільшують, поки не впевнюються, що серед вихідних кодів немає однакових, таку величину n і беруть за мінімальну. Так, просуванням цієї ж послідовності через трирозрядний регістр утворюються коди N = Q₂Q₁Q₀ = = (000111) = 0, 1, 3, 7, 6, 4, які є різні, отже, мінімальна кількість розрядів становить n = 3. Кількість різних кодів, що періодично повторюються на виходах ЦПП, називається його модулем. Зі збільшенням розрядності змінюються значення кодів, але їх кількість залишається незмінною, модуль визначається лише кількістю символів послідовності.

Замість попередньо записувати слово до кільцевого регістра, в ГКП і РІР формують послідовність символів запровадженням зворотного зв’язку між розрядами регістра. В ІС регістра зсуву доступним є лише вхід послідовного введення, тому зв’язок здійснюють між цим входом і виходами регістра за допомогою комбінаційних кіл.

Проектування ГКП

Вважатимемо заданою послідовність символів, яку легко визначити, виходячи з міркувань потрібних модуля, послідовності вихідних кодів, часових діаграм тощо. Для прикладу розглядатимемо послідовність символів з періодом (000111).Проектування можна виконати в такому порядку.

1. Визначаємо модуль М = 6, що дорівнює кількості символів у послідовності, та мінімальну кількість розрядів ГКП, яка становить n = 3, бо при  n = 2, як зазначено вище, деякі з вихідних кодів будуть однаковими.