p align="left"> 5. Синтез МФР5.1 Краткое описание элементной базы К555Интегральные микросхемы серии К555 изготовляются по ТТЛШ - технологии, которая позволяет получить по сравнению с распространенными сериями микросхем минимальное значение произведения быстродействия на рассеиваемую мощность. Это позволяет при разработке аппаратуры уменьшить плотность токов в шинах питания, уменьшить рассеиваемую мощность, повысить надежность изделий радиоэлектроники. Среди микросхем данной серии имеются микросхемы с тремя устойчивыми состояниями. Помимо состояний высокого и низкого уровней данные микросхемы могут переходить в третье состояние высокого выходного сопротивления. Это свойство данных микросхем позволяет организовать ПРОВОДНОЕ ИЛИ. При работе на магистраль нескольких микросхем с тремя состояниями только одна из них может переходить в проводящее состояние, в то время как остальные должны находиться в состоянии высокого выходного сопротивления.Для построения будут использованы следующие интегральные микросхемы (ИМС) серии.Будет использоваться JK-триггер серии К555TB6.При объединении входов J и K мы получаем Т триггерМикросхема представляет собой два независимых тактируемых JK-триггера cо сбросом с установкой в 0 и 1. Считывание информации со входов J и K происходит во время положительного перепада на входе С, а на выходы она передается во время отрицательного перепада. Логические уровни на J и K не должны изменяться, пока на С высокий уровень! Если соединить входы J и K триггер будет работать как обычный счетный (делить частоту на 2).Будет использоваться двоичный сумматор серии К555ИМ6 - Предназначен для выполнения арифметических операций сложения. Операция сложения положительных двоичных чисел определяется правилами двоичной арифметикиМикросхема К555ИМ6 - полный четырехразрядный двоичный сумматор. Ее логика работы: на входы А1 - А8 подается код одного из суммируемых чисел (А1 - младший разряд, А8 - старший),на входы В1-В8 - код второго числа, на вход С - перенос от предыдущей микросхемы. Код суммы формируется на выходах S1 - S8, перенос - на выходе Р. У микросхемы, суммирующей младшие разряды многоразрядных двоичных чисел, вход С следует соединить с общим проводом.Будем использовать мультиплексор серии К555КП7 - микросхема содержит двоичный дешифратор для выбора одного из восьми источников данных. Микрасхема представляет собой селектор - мультиплексор из 8 в 1 и в зависимости от установленного на входах А В С кода разрешает прохождение сигнала на выход Y только обного из 8 информационных входов.Программируемая логическая матрица (ПЛМ) - ПЛМ, имеет параметры n=16, m=48 и k=8, где n - число входов, а k - число выходов. Логические элементы И выполнены на диодах Шоттки, на 48 эмитерных транзисторах. На выбранном типе ПЛМ можно реализовать КС, имеющую 16 входов и 8 выходов.Использовалась ПЛМ из 556 серии К556РТ2? 5.2 Описание структурной схемы МФРСтруктурную схему МФР можно представить в виде соединения пяти основных функциональных блоков:Блок формирования ФВ для триггеров МФР.Представляет собой КС, которая реализована с использованием элементов И-НЕ, сумматоров, элементов 2-ИЛИ и 2-И и др.На входы блока подаются сигналы МО (информация о том, какая МО из множества МО должна выполниться в данном такте) в двоично-кодированной форме, через шифратор, преобразующий номер микрооперации из унитарного кода в двоичный. Также на входы блока подаются значения шин А1 и А2, сигналы, снимаемые с выхода блока (то есть состояние регистра в предыдущий момент времени), также подаются на входы блока формирования ФВ.Блок формирования сигналов, действующих в шине.Представляет собой КС, которая реализована на элементах типа 2-ИЛИ, 2-И, 2-ИСКЛ. ИЛИ и др. На входы блока подаются сигналы МО, значения шины А3 и состояния регистра. Выходом блока является сигналы, действующие в шине на протяжении данного такта.Блок памяти.Представляет собой восьмиразрядный регистр, собранный на 8 J-K триггерах К555ТВ6, с соединенными входами и полученным Т триггером. Регистр осуществляет запоминание кода, сформированного блоком формирования ФВ, которое осуществляется по переднему фронту синхроимпульса. На информационные входы каждого триггера подаются сигналы с выходов соответствующей КС блока формирования ФВ.Шинный формирователь.Типа К555АП6. Служит для связи МФР с магистралью. В зависимости от управляющего сигнала данных, либо снимаются с магистрали, либо подаются на нее. 6. Описание принципиальной схемы на элементах малой и средней степени интеграцииСинтез принципиальной схемы выполняется с помощью элементов малой степени интеграции, таких как: простейшие логические элементы - И-НЕ, ИЛИ, Исключающее ИЛИ, а также при помощи элементов средней степени интеграции, к ним можно отнести мультиплексоры (МП), двоичные сумматоры.Регистр - это электронный узел, состоящий из множества триггеров (в нашем случае их число равно 8), а с другой - это аппарат, для выполнения некоторого набора микроопераций (МО), под влиянием синхроимпульса (СИ) триггер переходит из одного состояния в другое. Кроме того СИ указывает, в какой момент времени выполнить эту операцию.Управляющие сигналы МО (y1,..., y9) поступают с входов (шина y) и при помощи схемы декодирования преобразуются из унитарного кода в двоичный (A, В, С). В данном случае получаем унитарный код с помощью шифратора К555ИВ1. Управляющий сигнал показывает что конкретно должен выполнить регистр и соответственно его триггер, то есть все Fr должны быть вычислены до момента появления управляющего сигнала. Рассмотрим структуру разряда МФР. Здесь должны быть предусмотрены вычислители и узел, позволяющий выбирать из всех результатов тот который соответствует данному управляющему сигналу.Входные переменные А1 (1: 8) поступают с выходов шинного формирователя в шину А1. Для вычисления Fr используем различные логические элементы. В качестве коммутатора используется мультиплексор 8а1, который формирует функции возбуждения Т (1), Т (2), … Т (8) для триггера.Структура КС2 результатом которой является выходная переменная без памяти В (интерпретирующая шину) подобна структуре КС1. Разряд также состоит из вычислителей реализованных на простейших логических элементах. Входными переменными служат переменные A3 (1: 8) поступающих со входа схемы в шину А3 и выходы регистра R (1: 8). Результат их преобразования в КС2 появляется в этом же такте в отличии от КС1 (где результат появляется лишь в следующем такте). Выходные переменные поступают в шину В. 7. Описание принципиальной схемы на элементах малой и средней степени интеграцииДля синтеза схемы на элементах большой степени интеграции удобно использовать ПЛМ и АЛУ. Всю выборку микрооперации, подготовку операндов удобно выполнять на ПЛМ, т.к число переменных, используемых в ПЛМ довольно велико (до 48 конъюнкций в одном выражении). А на АЛУ проводить арифметические или логические операции. С помощью ПЛМ можно исключить из схемы мультиплексоры, все логические элементы. Полученную схему легче реализовать на печатной плате так как уменьшается число входов/выходов т.е. уменьшается число дорожек. В схеме, собранной на элементах большой степени интеграции используется ПЛМ, матрицы программирования которых представлены на рисунках ниже.7.1. Подготовка операндовДля наглядности синтеза удобно нарисовать следующую таблицу: |
Y | S3 | S2 | S1 | S0 | M | CR | Операция | | Y0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | A | | Y1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | A | | Y2 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | A+B | | Y3 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | A*B | | Y4 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | A+B | | Y5 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | | | Y6 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | | | Y7 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | A+B | | Y81 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | S A+B | | Y82 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | S A-B | | Y91 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | A | | Y92 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | A+B | | |
Для входной шины: S1 = 1 M = 1 CR = 1 Для выходной шины: S3 = M = CR = Y9 S2 = S1 = A3 (1) *Y8 + Y9 S0 = 3 (1) *Y8 + R (1) *R (3) *Y9 Так как для кодировки сигналов операций будет использован двоичный шифратор 83, то введём следующее соответствие: Для получения функций, которые нужно сформировать на ПЛМ удобно построить следующую таблицу в которой прописаны операнды для АЛУ в каждый момент времени. Причём y0 - случай, когда нет сигнала на выполнение операций: |
| A1 | B1 | A2 | B2 | A3 | B3 | A4 | B4 | A5 | B5 | A6 | B6 | A7 | B7 | A8 | B8 | | Y0 | R (1) | X | R (2) | X | R (3) | X | R (4) | X | R (5) | X | R (6) | X | R (7) | X | R (8) | X | | Y1 | 1 | X | 1 | X | 1 | X | 1 | X | 1 | X | 1 | X | 1 | X | R (8) | X | | Y2 | 2 (1) | 1 (1) | 2 (2) | 1 (2) | 2 (3) | 1 (3) | 2 (4) | 1 (4) | 2 (5) | 1 (5) | 2 (6) | 1 (6) | 2 (7) | 1 (7) | 2 (8) | 1 (8) | | Y3 | A1 (1) | X | 1 (2) | R (2) | A2 (3) | X | A2 (4) | X | A2 (5) | X | A2 (6) | X | A2 (7) | X | A2 (8) | X | | Y4 | A1 (1) | R (1) | A1 (2) | R (2) | A1 (3) | R (3) | A2 (4) | R (4) | A2 (5) | R (5) | A2 (6) | R (6) | A2 (7) | R (7) | A2 (8) | R (8) | | Y5 | R (1) | X | R (1) | R (2) | R (1) | R (3) | R (1) | R (4) | R (1) | R (5) | R (1) | R (6) | R (1) | R (7) | R (1) | R (8) | | Y6 | S6 (1) | R (1) | S6 (2) | R (2) | S6 (3) | R (3) | S6 (4) | R (4) | S6 (5) | R (5) | S6 (6) | R (6) | S6 (7) | R (7) | S6 (8) | R (8) | | Y7 | R (1) | 1 (1) | S7 (2) | X | S7 (3) | X | S7 (4) | X | S7 (5) | X | S7 (6) | X | S7 (7) | X | S7 (8) | X | | |
На первой ПЛМ будут реализованы следующие функции: , На второй ПЛМ будут реализованы следующие функции: На третьей ПЛМ будут реализованы следующие функции: P = R (1) A1 (1) На четвертой ПЛМ будут реализованы следующие функции: L = Y8 + Y9 H = 8 * 9 Реализация шины В. Для получения функций, которые нужно сформировать на ПЛМ удобно построить следующую таблицу в которой прописаны операнды для АЛУ в каждый момент времени. |
| W1 | V1 | W2 | V2 | W3 | V3 | W4 | V4 | W5 | V5 | W6 | V6 | W7 | V7 | W8 | V8 | | Y81 | R (1) | A3 (1) | R (2) | A3 (2) | R (3) | A3 (3) | R (4) | A3 (4) | R (5) | A3 (5) | R (6) | A3 (6) | R (7) | A3 (7) | R (8) | A3 (8) | | Y82 | R (1) | A3 (1) | R (2) | A3 (2) | R (3) | A3 (3) | R (4) | A3 (4) | R (5) | A3 (5) | R (6) | A3 (6) | R (7) | A3 (7) | R (8) | A3 (8) | | Y91 | R (1) | X | (2) | X | (3) | X | (4) | X | (5) | X | (6) | X | (7) | X | (8) | X | | Y92 | R (1) | A3 (1) | R (2) | A3 (2) | R (3) | A3 (3) | R (4) | A3 (4) | R (5) | A3 (5) | R (6) | A3 (6) | R (7) | A3 (7) | R (8) | A3 (8) | | |
Y81 A3 (1) = 0 Y82 A3 (1) = 1 Y91 R (1) *R (3) = 1 Y92 R (1) *R (3) = 0 На пятой ПЛМ, реализующую шину В получим: W1 = R (1) *Y8 + R (1) *Y9 V1 = A3 (1) *Y8 + (A3 (1) * ()) *Y9 S3 = M = CR = Y9 S2 = S1 = A3 (1) *Y8 + Y9 S0 = 3 (1) *Y8 + R (1) *R (3) *Y9 W2 = R (2) *Y8 + ( (2) *R (1) *R (3) +R (2) * ()) *Y9 V2 = A3 (2) *Y8 + (A3 (2) * ()) *Y9 W3 = R (3) *Y8 + R (3) *Y9 На шестой ПЛМ, реализующую шину В получим: V3 = A3 (3) *Y8 + (A3 (3) * ()) *Y9 W4 = R (4) *Y8 + ( (4) *R (1) *R (3) +R (4) * ()) *Y9 V4 = A3 (4) *Y8 + (A3 (4) * ()) *Y9 W5 = R (5) *Y8 + ( (5) *R (1) *R (3) +R (5) * ()) *Y9 V5 = A3 (5) *Y8 + (A3 (5) * ()) *Y9 W6 = R (6) *Y8 + ( (6) *R (1) *R (3) +R (6) * ()) *Y9 V6 = A3 (6) *Y8 + (A3 (6) * ()) *Y9 На седьмой ПЛМ, реализующую шину В получим: W7 = R (7) *Y8 + ( (7) *R (1) *R (3) +R (7) * ()) *Y9 V7 = A3 (7) *Y8 + (A3 (7) * ()) *Y9 W8 = R (8) *Y8 + ( (8) *R (1) *R (3) +R (8) * ()) *Y9 V8 = A3 (8) *Y8 + (A3 (8) * ()) *Y9
Страницы: 1, 2
|
