Проектування цифрових пристроїв на основі САПР QUARTUS II: Практикум, страница 50

4. Відновити нормальну роботу пристрою можна двома шляхами: а) коли регістр потраплятиме до хибного циклу, примусово встановити один зі станів робочого циклу (у прикладі можна заповнити нулями) або б) скоригувати функцію збудження таким чином, щоб хибні цикли не утворювалися.

У ГКП застосовують другий шлях, тому з метою надати властивість самовідновлення пристрою коригуємо функцію збудження. Для цього без зміни робочого циклу необхідно розірвати хибний цикл (або всі хибні цикли, якщо їх декілька) зміною, принаймні, одного з переходів останнього. Якщо перевизначити п’яту клітинку одиницею (помічена зірочкою на   рис. 8.2,а), дістанемо нову функцію збудження

.                                      (8.3)

За наявності інших варіантів розглядаємо їх і вибираємо функцію меншої складності (у прикладі варіант довизначення другої клітинки нулем є рівноцінний, але в мішаному елементному базисі).

Рисунок 8.2– Проектування ГКП (розірвання хибного циклу)

Враховуючи нові значення символів xN  після останньої мінімізації, будуємо так само скоригований повний перемикальний граф (рис. 8.2,б) і переконуємось, що при новій функції збудження ГКП є самовідновний,  інакше добираємо інші варіанти перевизначення факультативних клітинок. Згідно з (3) коригуємо схему ГКП (рис. 8.2,в) і так само випробовуємо її шляхом переведення сигналом MODE до хибного стану (рис. 8.2,г). Як бачимо, за два такти ГКП автоматично повертається до робочого циклу. У випадку необхідності скоротити самовідновлення до одного такту потрібно інакше довизначити факультативні значення функції (тут: всі клітинки).

Проектування розподільників

ГКП, в яких період послідовності символів містить лише одну одиницю, і є найпростішим типом розподільників рівнів. Записана до одного розряду одиниця циркулюватиме в кільцевому регістрі, утворюючи в кожному такті активний рівень по черзі в каналах розподільника. Тому й методика проектування РР аналогічна методиці проектування ГКП.

Рисунок 8.3 – Проектування РР

1. Задана кількість каналів РР n визначає і кількість розрядів регістра n та період послідовності з n символів, серед яких є одна одиниця, а решта нулі. Наприклад, для триканального РР період становитиме (001). Якщо в каналах є паузи між тактами або, навпаки, активний рівень є в кількох тактах поспіль, період визначаємо за потрібними часовими діаграмами так само, як і в ГКП. Відтак будуємо робочий цикл перемикального графу за виразом (1) або безпосередньо з послідовності символів (рис. 8.3,а).

2. Користуючись цим графом, будуємо діаграму термів (рис. 8.3,б) і мінімізуємо функцію збудження для входу послідовного введення .

3. З метою перевірки на самовідновність будуємо повний перемикальний граф (рис. 8.3,в), який у прикладі крім робочого містить три хибні цикли: один за модулем 3, але з неправильним розподілом імпульсів, та два стани (0 і 7), з яких розподільник не зможе вийти самостійно у випадку потрапляння до них. Отже, пристрій є несамовідновний.

4. Коригуємо функцію збудження (рис. 8.3,г) з метою надати властивості самовідновлення пристрою:

,                                              (8.4)

будуємо скоригований повний перемикальний граф (рис. 8.3,д), переконуємось, що при новій функції збудження пристрій є самовідновний та згідно з (4) складаємо схему РР (на рис. 8.3,е частина без урахування виходів уi).

У кожному такті активний рівень логічної 1 (у випадку інверсних сигналів – логічного  0) діє тільки на одному з виходів Qi  (на рис. 8.3,ж інтервал до появи сигналу MODE = 1), тому пропусканням синхроімпульсів через елементи збігу І легко утворити розподільник імпульсів (на рис. 8.3,е,ж частина по виходах уi). Аби синхроімпульси не потрапляли на краї сигналів Qi, їх можна затримати за допомогою додаткових логічних елементів (у прикладі – буфер LCELL).

Штучним переведенням розподільника до хибного стану сигналом MODE (див. рис. 8.3,ж) шляхом паралельного завантаження регістра переконуємось, що за один або два такти після збою пристрій автоматично  повертається до робочого циклу – так само, як на повному перемикальному графі.