Реферат: Микросхема ПЗУ в управляющем автомате с МПУ выбрана неверно

--PAGE_BREAK--Микропрограмма
Переменные:

Входные:

·      D{1:32} — входной код

·      строб

Выходные:

·      В {1:6}, С{1:6} — выходной код

Внутренние:

·      РЕГ А{1:32}, РЕГ В{1:32} — регистры

·      СЧЕТ Ц1{1:6}, СЧЕТ Ц2{1:6} — счетчики циклов

Признаки: 

·      Р1 — строб=1

·      Р2 — РЕГ А{1}=0 & РЕГ A{2}= 1 & РЕГ А {3}=0

·      Р3 — РЕГ А{32}=0 & РЕГ A{31}= 1 & РЕГ А {30}=0      

·      Р4 — СЧЕТ Ц1 {1:6} = 32

·      Р5 — СЧЕТ Ц2 {1:6} = 1
Программа

М1                       ЕСЛИ НЕ Р1 ТО М1

       (СТРОБ)       РЕГ В{1:32}=D {1:32}

       (УЗАП1)       РЕГ А{1:32}=РЕГ В {1:32}

       (УН1)           СЧЕТ Ц1 {1:6} =2                                     

М2                       ЕСЛИ Р2 ТО М3

       (УСДВ1)       РЕГ А{1:32}=РЕГ А{2:32}.0             }

       (УСЧ1)         СЧЕТ Ц1 {1:6}=СЧЕТ Ц1 {1:6}+1    }     УЭ1

                             ЕСЛИ НЕ Р4 ТО М2

М3 (УЗАП1)        РЕГ А{1:32}=РЕГ В {1:32}

       (УН2)            СЧЕТ Ц2 {1:6} =31

М4                        ЕСЛИ Р3 ТО М5

      (УСДВ2)         РЕГ А{1:32}=0.РЕГ А{1:31}            }

      (УСЧ2)           СЧЕТ Ц2 {1:6}=СЧЕТ Ц2 {1:6}-1    }  УЭ2

                              ЕСЛИ НЕ Р5 ТО М4

М5  (УСЧИТ1)    В{1:6}=СЧЕТ Ц1 {1:6}                          }          

        (УСЧИТ2)    С{1:6}=СЧЕТ Ц2 {1:6}                          }  УЭ3

                         КОНЕЦ (ИДТИ К М1)
Как видно из текста микропрограммы, некоторые сигналы можно объединить и заменить эквивалентными сигналами. Функциональная схема операционной части устройства приведена на рисунке 4.


Разработка управляющего автомата с жесткой логикой
Управляющий автомат с жесткой логикой будет реализовываться в виде классического конечного автомата Мили или Мура. На основании блок-схемы алгоритма работы устройства определим количество состояний для каждого типа автомата. Обозначим состояния автомата Мура буквой S, а состояния автомата Мили — S’. Как видно из рисунка 5, у автомата Мура будет шесть состояний, в то время как у автомата Мили — лишь четыре.


--PAGE_BREAK--Управляющий автомат с микропрограммным
управлением


Принудительная адресация

Каноническая форма микропрограммы разрабатываемого устройства с учетом эквивалентности сигналов представлена в таблице 4:



№

МЕТКА

УПР. СИГНАЛ

ПЕРЕХОД

1

М1



ЕСЛИ НЕ Р1 ТО М1

2



УН 1, УЗАП1



3

М2



ЕСЛИ Р2 ТО М3

4



УЭ 1



5





ЕСЛИ НЕ Р4 ТО М2

6

М3

УН 2, УЗАП1



7

М4



ЕСЛИ Р3 ТО М5

8



УЭ 2



9





ЕСЛИ НЕ Р5 ТО М4

10

М5

УЭ 3

ИДТИ К М1

Таблица 4

Каноническая форма микропрограммы.


Адрес



УН 1

УЭ 1

УН 2

УЭ 2

УЭ 3

УЗАП1

Не Р1

Р2

Р3

Не Р4

Не Р5

Адрес перехода



0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

1

0

0

0

0

1

0

0

0

0

0

0

0

1

0

0

0

1

0

0

0

0

0

0

0

0

1

0

0

0

0

1

0

1

0

0

1

1

0

1

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

0

0

0

1

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

0

0

0

1

0

0

1

0

1

0

0

1

0

0

1

0

0

0

0

0

0

1

1

0

0

1

1

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

0

0

1

0

0

1

0

1

1

1

0

0

0

1

0

0

0

0

0

0

0

1

0

0

0

1

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

0

1

1

0

1

0

0

1

0

0

0

0

1

0

0

0

0

0

0

1

0

1

0

1

0

1

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

Таблица 5

Кодовые выражения микропрограммы.

Минимальная требуемая емкость ПЗУ — <img width=«88» height=«23» src=«ref-1_1975348971-215.coolpic» v:shapes="_x0000_i1027"> (или 2К*4 Бит)
Естественная адресация



№

МЕТКА

УПР. СИГНАЛ

ПЕРЕХОД

1

М1



ЕСЛИ НЕ Р1 ТО М1

2



УН 1, УЗАП1



3

М2



ЕСЛИ Р2 ТО М3

4



УЭ 1



5





ЕСЛИ НЕ Р4 ТО М2

6

М3

УН 2, УЗАП1



7

М4



ЕСЛИ Р3 ТО М5

8



УЭ 2



9





ЕСЛИ НЕ Р5 ТО М4

10

М5

УЭ 3



11





ИДТИ К М1

Таблица 6

Каноническая форма микропрограммы.



Адрес

П

УН 1

УЭ 1

УН 2

УЭ 2

УЭ 3

УЗАП 1









П

НЕ
P1

P2

P3

НЕ
P4

НЕ
P5

Адрес перехода

0

0

0

0

1

1

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

0

1

0

0

0

0

1

–

–

–

0

0

1

0

1

0

1

0

0

0

0

1

0

1

0

0

1

1

0

0

1

0

0

0

0

–

–

–

0

1

0

0

1

0

0

0

1

0

0

0

1

0

0

1

0

1

0

0

0

1

0

0

1

–

–

–

0

1

1

0

1

0

0

1

0

0

1

0

0

1

0

1

1

1

0

0

0

0

1

0

0

–

–

–

1

0

0

0

1

0

0

0

0

1

0

1

1

0

1

0

0

1

0

0

0

0

0

1

0

-

–

–

1

0

1

0

1

0

0

0

0

0

0

0

0

0

Таблица 7

Кодовые выражения микропрограммы
Необходимый объем ПЗУ может быть уменьшен путем шифрации маски признаков.





П

УН 1

УЭ 1

УН 2

УЭ 2

УЭ 3

УЗАП 1



Адрес

П

Маска признаков

Адрес перехода

0

0

0

0

1

0

0

1

0

0

0

0

 
0

0

0

1

0

1

0

0

0

0

1

–

 
0

0

1

0

1

0

1

0

0

0

0

1

 
0

0

1

1

0

0

1

0

0

0

0

–

 
0

1

0

0

1

0

1

1

1

0

0

0

 
0

1

0

1

0

0

0

1

0

0

1

–

 
0

1

1

0

1

1

0

0

0

0

1

0

 
0

1

1

1

0

0

0

0

1

0

0

–

 
1

0

0

0

1

1

0

1

0

1

0

1

 
1

0

0

1

0

0

0

0

0

1

0

-

 
1

0

1

0

1

1

1

0

0

0

0

0

 
Таблица 8

Минимизированные кодовые выражения микропрограммы
Минимальная требуемая емкость ПЗУ — <img width=«84» height=«23» src=«ref-1_1975349186-212.coolpic» v:shapes="_x0000_i1028"> (или 256*4 Бит), что меньше, чем требуется для принудительной адресации, поэтому будем применять естественную адресацию. Функциональная схема управляющего автомата с микропрограммным управлением показана на рисунке 7.


    продолжение
--PAGE_BREAK--Выбор элементной базы
Устройство будем реализовывать на интегральных микросхемах серий 1533, так как микросхемы этой серий обладают наиболее оптимальными параметрами среди современных микросхем.[1]



Время задержки, нс

Потребляемая мощность, мВт

531

3,2

20

533

10

2

1531

3

4

1533

4

2

Таблица 9
Основные электрические параметры микросхем серии 1533

·      Выходное напряжение низкого уровня — не более 0,5 В

·      Выходное напряжение высокого уровня — не менее 2 В

·      <img width=«3» height=«22» src=«ref-1_1975349398-75.coolpic» v:shapes="_x0000_s1064"><img width=«2» height=«22» src=«ref-1_1975349473-75.coolpic» v:shapes="_x0000_s1074"><img width=«3» height=«22» src=«ref-1_1975349398-75.coolpic» v:shapes="_x0000_s1091"><img width=«2» height=«22» src=«ref-1_1975349623-75.coolpic» v:shapes="_x0000_s1083">Выходной ток -  не менее   -30  мА  и не более   -112   мА

·      Входной ток — не более 0,1 мА

·      Входной ток высокого уровня — не более 20 мкА

·      Входной ток низкого уровня — не более 0,2 мкА

·      Работа переключения — 4 пДж

·      Коэффициент разветвления по выходу — 40
Предельно допустимые режимы эксплуатации

·      Напряжение питания — не менее 4,7 В и не более 5,5 В

·      Входное напряжение высокого уровня — не менее 2 В и не более 5,5 В

·      Входное напряжение низкого уровня — не менее 0 В и не более 0,8 В
Основными элементами устройства являются счетчики и регистры. Счетчик будет реализован на двух микросхемах 1533ИЕ7 — четырехразрядном синхронном реверсивном счетчике. Он имеет три основных режима: параллельная асинхронная загрузка кода по входам Diпри поступлении отрицательного ипульса на вход С, режим суммирования и режим вычитания. В двух последних режимах счетные импульсы подают на различные входы: суммирования и вычитания.

Входной код будет записываться в восемь четырехразрядных универсальных регистра сдвига на микросхемах КР531ИР11. Регистр функционирует в одном из четырех режимов, которые задаются двухразрядным кодом на входе S. Параллельный ввод информации со входа D происходит синхронно, по положительному фронту тактового импульса.





R

S1

S0

C

DR

DL

D0

D1

D2

D3

Q0

Q1

Q2

Q3

Уст. L

L

X

X

X

X

X

X

X

X

X

L

L

L

L

Пок-ой

H

X

X

L

X

X

X

X

X

X

QA0

QB0

QC0

QD0

<img width=«12» height=«2» src=«ref-1_1975349698-74.coolpic» v:shapes="_x0000_s1059"><img width=«2» height=«12» src=«ref-1_1975349772-74.coolpic» v:shapes="_x0000_s1055"><img width=«12» height=«2» src=«ref-1_1975348173-74.coolpic» v:shapes="_x0000_s1051">Зап-ись

H

H

H



X

X

a

b

c

d

a

b

c

d

<img width=«3» height=«12» src=«ref-1_1975349920-74.coolpic» v:shapes="_x0000_s1075"><img width=«12» height=«3» src=«ref-1_1975349994-74.coolpic» v:shapes="_x0000_s1065">Сдв.

H

L

H



L

L

X

X

X

X

L

QAn

QBn

QCn

<img width=«12» height=«2» src=«ref-1_1975344433-76.coolpic» v:shapes="_x0000_s1084">впр-аво

H

L

H



H

H

X

X

X

X

H

QAn

QBn

QCn

Сдв.

H

H

L



X

X

X

X

X

X

QB

QC

QD

L

<img width=«12» height=«3» src=«ref-1_1975345262-74.coolpic» v:shapes="_x0000_s1106"><img width=«2» height=«12» src=«ref-1_1975349772-74.coolpic» v:shapes="_x0000_s1099"><img width=«12» height=«2» src=«ref-1_1975348173-74.coolpic» v:shapes="_x0000_s1092">вле-во

H

H

L



X

X

X

X

X

X

QB

QC

QD

H

Пок-ой

H

L

L

X

X

X

X

X

X

X

QA0

QB0

QC0

QD0

Таблица 10

Таблица истинности  регистра КР531ИР11
Характеристики ППЗУ  КР556РТ4

·Емкость — 256х4 Бит

·Время задержки — 70 нс

·Потребляемая мощность — 690 мВт

·Тип выхода — ТТЛ-ОК

·Исходное состояние — 0

    продолжение
--PAGE_BREAK--