Быстрый поиск

Дипломная работа: Розробка цифрових засобів ПЛІС в інтегрованому середовищі проектування MAX+PLUS II

В активних станах входи PS і CLR блокують дію входів D CLK; при розблокуванні входи D і CLK діють аналогічно звичайному D-тригеру, що зображений на рис. 7.1.6.

Очищення

Входи

Рис. 7.1.8. Умовне графічне позначення серійного нтегрального D-тригеру

7.1.4 JK-тригер

JK-тригер – це універсальний тригер, що ма характеристики всіх інших типів тригерів. Умовне графічне позначення JK-тригеру подано на рис. 7.1.9. JK-тригер має два інформаційні входи: J і K, і вхід синхронізації CLK і, як і всі тригери два комплементарних виходи Q1 Q2. Таблиця дійсності для JK-тригера приведена в табл. 7.1.4. Коли на обидва входи J і K подається рівень логічного 0, тригер блокується, і стан його виходів не змінюється. В цьому випадку тригер знаходиться в режимі збереження.

Рис. 7.1.9. Умовне графічне позначення JK-тригеру

Табл. 7.1.4. Таблиця дійсності JK-тригеру

Режим роботи	Входи			Виходи
Режим роботи	CLK	J	K	Q1	Q2	Вплив на вихід Q1
Збереження		0	0	Без змін		Без змін – блокування
Встановлення 0		0	1	0	1	Скидання або очищення Q1 в 0
Встановлення 1		1	0	1	0	Для встановлення Q1 в 1
Переключення		1	1	Переключення		Зміна стану на протилежний

Рядки 2 і 3 таблиці дійсності описують режими, що відповідають встановленню тригера в стани 0 на 1. Рядок 4 ілюструє дуже важливий режим роботи JK-тригера – переключення. Якщо на обох входах J і K встановлена логічна 1, то наступні тактові імпульси будуть викликати перекидання рівнів сигналів на виходах тригера від 1 до 0, от 0 до 1 і так далі. Така робота подібна переключенню тумблера, звідки і походить назва режиму.

Умовне графічне позначення JK-тригера, що входить до складу інтегральної схеми показано на рис. 7.1.10. В порівнянні з тригером на рис. 7.1.9 даний тригер має два додаткових асинхронних входи (вхід попереднього встановлення і вхід очищення).

Синхронними входами є інформаційні входи J та K синхронізуючий вхід CLK.

Рис. 7.1.10. Умовне графічне позначення серійного нтегрального JK-тригеру

При реалізації тригерів за допомогою мови AHDL доцільно користуватись примітивами тригерів.

В табл. 7.1.5 наведено всі примітиви тригерів, що використовуються при описанні роботи апаратури.

Табл. 7.1.5. Примітиви тригерів в AHDL

Примітив	Прототип примітиву
DFF	FUNCTION DFF (D, CLK, CLRN, PRN) RETURNS (Q)
DFFE	FUNCTION DFFE (D, CLK, CLRN, PRN, ENA) RETURNS (Q)
TFF	FUNCTION TFF (T, CLK, CLRN, PRN) RETURNS (Q)
TFFE	FUNCTION TFFE (T, CLK, CLRN, PRN, ENA) RETURNS (Q)
JKFF	FUNCTION JKFF (J, K, CLK, CLRN, PRN) RETURNS (Q)
JKFFE	FUNCTION JKFFE (J, K, CLK, CLRN, PRN, ENA) RETURNS (Q)
SRFF	FUNCTION SRFF (S, R, CLK, CLRN, PRN) RETURNS (Q)
SRFFE	FUNCTION SRFFE (S, R, CLK, CLRN, PRN, ENA) RETURNS (Q)
LATCH	FUNCTION LATCH (D, ENA) RETURNS (Q)

Виводи тригерів:

D, T, J, K, S, R – інформаційні входи;

CLK – вхід тактового сигналу (активний перепад 0->1);

CLRN – вхід асинхронного скидання тригера (активний рівень – логічний нуль);

PRN – вхід асинхронного встановлення тригера (активний рівень – логічний нуль);

ENA – вхід дозволу роботи (активний рівень – логічна одиниця).

7.1.5 Програма реалізації тригерів в інтегрованому середовищі MAX+PLUS II

Програма для реалізації тригерів за допомогою мови AHDL в інтегрованому середовищі MAX+PLUS II має наступний вигляд:Title "triggers";

Subdesign triggers

(

D,T,J,K,S,R,CLK,CLRN,PRN,ENA : input;

Q1,Q2,Q3,Q4,Q5,Q6,Q7,Q8,Q9 : output;

)

Begin

Q1 = DFF(D,CLK,CLRN,PRN); Q2 = DFFE (D,CLK,CLRN,PRN,ENA);

Q3 = TFF (T,CLK,CLRN,PRN); Q4 = TFFE (T, CLK, CLRN, PRN, ENA);

Q5 = JKFF (J, K, CLK, CLRN, PRN);

Q6 = JKFFE (J,K, CLK, CLRN, PRN, ENA);

Q7 = SRFF (S, R, CLK, CLRN, PRN);

Q8 = SRFFE (S, R, CLK, CLRN, PRN, ENA);

Q9 = LATCH (D, ENA);

End;

7.1.6 Результати програмної реалізації тригерів

На рис. 7.1.11 зображено вікно сигнального редактору проекту “triggers”.

Рис.7.1.11. Результати тестування RS-, D-, JK-тригерів

7.2 Теоретичн відомості про регістри

7.2.1 Послідовн регістри зсуву

Схема одного з типових регістрів зсуву подана на рис. 7.2.1. Цей регістр реалізований на 4 D-тригерах. Такий регістр має назву 4-розрядний регістр зсуву, оскільки він дозволяє зберігати 4 двійкових розряди даних А, B, C, D.

Рис.7.2.1. 4-розрядний послідовний регістр зсуву

За допомогою табл. 7.2.1 і рис. 7.2.1 ми маємо можливість спостерігати за роботою цього пристрою. Спочатку очистимо регістр (встановимо рівні логічного нуля на його виходах А, B, C, D). Для цього потрібно подати логічний 0 на вхід очищення CLR. Отриманому стану регістра зсуву відповідає рядок 1 табл. 7.2.1 До приходу тактового імпульсу виходи регістру залишаються в стані 0000. Подамо перший імпульс на синхронізуючий вхід CLK; індикатор покаже число 1000 (рядок 3 в табл. 7.2.1), оскільки на тактовому мпульсі логічна 1 з інформаційного входу тригера TA переноситься на його логічний вихід Q. Тепер при наявності логічної 1 на інформаційному вход регістру ця одиниця з кожним тактовим імпульсом вводиться в розряд А, а введен раніше одиниці зсуваються на одну позицію (розряд) вправо (тактові імпульси 2 3 в табл. 7.2.1). Таким самим чином при подачі на інформаційний вхід логічного 0 цей нуль при кожному тактовому імпульсі вводиться в розряд А, а введен раніше одиниці та нулі зсуваються вправо (тактові імпульси 4-8 в табл. 7.2.1). Перед приходом тактового імпульсу 9 на інформаційному вході встановлюється 1, а перед приходом імпульсу 10 цей вхід повертається до 0. В час дії тактових мпульсів 9-13 введена в регістр на імпульсі 9 одиниця буде зміщуватись на ндикаторі вправо. Рядок 15 в табл. 7.2.1 показує, на імпульсі 13 ця одиниця покидає крайній правий розряд регістру зсуву і втрачається.

Табл.7.2.1. Робота 4-розрядного регістру зсуву

Входи				Виходи
Номер рядка	Очищення	Дані	Номер тактового імпульсу	TА	TB	TC	TD
Номер рядка	Очищення	Дані	Номер тактового імпульсу	А	B	C	D
1	0	0	0	0	0	0	0
2	1	1	0	0	0	0	0
3	1	1	1	1	0	0	0
4	1	1	2	1	1	0	0
5	1	1	3	1	1	1	0
6	1	0	4	0	1	1	1
7	1	0	5	0	0	1	1
8	1	0	6	0	0	0	1
9	1	0	7	0	0	0	0
10	1	0	8	0	0	0	0
11	1	1	9	1	0	0	0
12	1	0	10	0	1	0	0
13	1	0	11	0	0	1	0
14	1	0	12	0	0	0	1
15	1	0	13	0	0	0	0

Нагадаємо, що D-тригер називають також тригером з затримкою. Він просто передає інформаційний сигнал з входу D на вихід Q з затримкою на один такт.

Прилад, схема якого приведена на рис. 7.2.1 має назву послідовного регістру зсуву. Термін “послідовний” відображає той факт, що в цей регістр дан вводяться порозрядно. Наприклад, щоб ввести в регістр двійкову комбінацію 0111 треба пройти всю послідовність станів від рядка 1 до рядка 6 в табл. 7.2.1. Послідовне завантаження 4-бітової комбінації 0111 в послідовний регістр відбувається за 5 тактів (рядок 2 можливо виключити).

Інший спосіб завантаження регістру – паралельне (або розширене) завантаження, при якому всі інформаційні біти вводяться в регістр одночасно “за командою” одного тактового імпульсу.

Регістр зсуву на рис. 7.2.1 можливо трансформувати в 5-розрядний, додав до схеми ще один D-тригер. Регістри зсуву частіше бувають 4-, 5- або 8-розрядними. В них можливо використання не тільки D-тригеру, але й тригерів іншого типу (наприклад, JK-тригера, або синхронних RS-тригерів).

7.2.2 Паралельн регістри зсуву

Послідовний регістр зсуву, робота якого описана вище має два суттєві недоліки: він дозволяє вводити тільки по одному біту інформац на кожному тактовому імпульсі і, крім того, кожний раз при зсуві вправо втрачається крайній правий біт.

На рис. 7.2.2 показана схема 4-розрядного паралельного кільцевого регістру. Входи A, B, C, D вданому приладі є інформаційними.