Нейросетевые преобразователи импульсно-аналоговых сигналов: Учебное пособие, страница 17

Для выбранного (или заданного) типа триггера  задача структурного синтеза  как СА сводится к разработке комбинационной схемы КС_i, для которой необходимо сформировать описывающую ее функционирование систему переключательных функций (ПФ):

, .                                     (3.10)

В системе (3.10) переменные описываются наборами бинарных сигналов:  – входные, а  – выходные сигналы, заданные в виде матриц (3.5);  – функции возбуждения (ФВ) триггера;  – состояния автомата. Синтезируемые здесь и далее схемы нейроузлов, представляемые в виде СА, являются однобитными аналого-цифровыми преобразователями, поэтому их память содержит всего один триггер , принимающий два состояния:  и . Для удобства синтеза один из выходных сигналов автомата, например бит  формируемого кода , совпадает с его состоянием, т.е. , и, следовательно, , где .

Выделяют следующие основные этапы канонического метода структурного синтеза схемы , позволяющего получить его представление в виде системы ПФ (3.10).

1.  Описание нейроузла  как структурного автомата на языке совмещенных кодированных таблиц переходов , функций выходов  и возбуждения  (табл. 3.2). Момент времени  показывает, что фиксация в памяти  следующего состояния , зависящего от заданных в момент  значений  и , производится через интервал .

2.  Формирование на основе кодированной таблицы (табл. 3.2) логических (переключательных) функций выходов ,  и возбуждения , при необходимости их минимизация (сигналы  отражены в колонке состояний ).

3.  Реализация полученных ФВ и выходов в заданном логическом базисе с учетом конкретной системы элементов (т.е. построение логической схемы ).

На 1-м этапе, при описании для  функций переходов , значения бит состояния  в момент  формируются в табл. 3.2 в соответствии с зависимостью (3.2) и способом представления входных воздействий  и  в виде логических переменных (3.6) и (3.8):

                  (3.11)

В выражении (3.11) второе условие  означает, что единичное значение ‑го бита  кода , сформированное ранее, не изменяется до начала следующего цикла, в котором с помощью сигнала сброса  бит  будет опять установлен в "0".

Таблица 3.2 Совмещенная кодированная таблица переходов, выходов и ФВ  ПФИ  (рис. 1.10,б) как СА на основе D-триггера
	Входные сигналы		Текущее состояние	Следующее состояние	Функции возбуждения	Выходные сигналы
	0	0	0	0	0	0
	0	0	1	1	1	0
	0	1	0	0	0	0
	0	1	1	1	1	1
	1	0	0	0	0	0
	1	0	1	1	1	0
	1	1	0	1	1	0
	1	1	1	1	1	1

При описании выходной переменной  опираются на зависимость (3.3) и принятое обозначение  в виде соответствующего логического сигнала (3.9). С учетом этого формирование  в СА производится в соответствии с логической операцией:

                   (3.12)

Необходимо отметить, что величина дискрета  в операции  (3.2), (3.3) учтена в логике формирования  (3.9), в соответствии с которой единичные импульсы  следуют с периодом  только с момента  от начала .

Далее, с учетом логических операций (3.11) и (3.12) для получения  и  строится совмещенная кодированная таблица переходов  (или ) и выходов  (см. табл. 3.2). Сигнал  ФВ D‑триггера  формируется на основе матрицы его переходов:  при переходе D‑триггера в состояние ;  при переходе в . В таблице 3.2 значения  задаются так, чтобы получить все возможные двоичные наборы переменных (, , ) как входных сигналов КС_i.

Другой формой описания функционирования  как СА является его представление в виде ориентированного графа (рис. 3.2). В нем вершины соответствуют состояниям, а дуги – переходам между ними. Например, дуга, направленная из вершины  в вершину , задает в автомате переход из состояния  в состояние . В начале этой дуги описываются все двоичные комбинации входных сигналов (, ), вызвавших данный переход. Набор выходных сигналов, например , формируемый на переходе под воздействием указанных входных сигналов, записывается в конце дуги. Для известного типа ЭА (триггера ) в середине дуги могут быть также указаны двоичные наборы функции возбуждения , обеспечивающие этот переход.

На 2-м этапе структурного синтеза схемы  для известного типа ЭА в соответствии с табл. 3.2 или графом (рис. 3.2) формируется система переключательных функций (ПФ), описывающих функционирование КС_i:

                                                   (3.13)

Рис. 3.2. Граф описания  ПФИ  (рис. 1.10,б) как СА, где

На 3-м этапе на основе системы (3.13) строится логическая схема  (рис. 3.3) как совокупность комбинационной схемы КС_i и тактируемого D-триггера .

Рис. 3.3. Логическая схема ‑го нейроузла ПФИ  (см. рис. 1.10,б)

Начальный сброс бита  в триггере  схемы производится с помощью сигнала  при переходе  из 0 в 1. После выполнения операции преобразования, когда , посредством сигнала съема  сформированное  значение  передается во внешний триггер регистра, фиксирующего результат .

Далее, в соответствии со схемой (см. рис. 1.3) осуществляется 4-й этап: реализация преобразователя на выбранной или заданной элементной базе, в частности на ПЛИС. Его содержание дается далее в виде отдельного подраздела 3.2.

3.2. Основные принципы реализации и верификации преобразователей с функциями обучения на ПЛИС

3.2.1. Принципы реализации преобразователей на ПЛИС