Канонический метод синтеза микропрограммных автоматов Мура

Поскольку в автомате Мура , т.е. выходные сигналы y(t) связаны только с состояниями автомата , то каждой операторной вершине ГСА микропрограммы соответствует одно из внутренних состояний автомата. Исходя из этого, для отметки внутренних состояний автомата Мура используют следующие правила отметки:

1. символом отмечаются начальная и конечная вершины микропрограммы;

2. каждая операторная вершина отмечается единственным символом

3. две различные операторные вершины не могут быть отмечены одинаковыми символами.

На рисунке 5.19 отметки внутренних состояний автомата Мура проставлены рядом с операторными вершинами.

Рисунок 5.19 – Разметка ГСА по типу автомата Мура

Составим обратную структурную таблицу автомата Мура (таблица 5.7). Особенность структурных таблиц автомата Мура состоит в том, что в них столбец либо совмещен со столбцом , либо просто заполняется по столбцу . В данном примере рассмотрен второй вариант обратной таблицы.

Таблица 5.7– Обратная структурная таблица для автомата Мура без кодов состояний

Далее кодируем состояния с использованием унитарного единичного кода. Соответствие состояний и их кодов приведено в табл. 5.8.

Таблица 5.8– Кодирование состояний автомата Мура на D -триггерах

	D- триггеры 7654321
a ₁ a ₂ a ₃ a ₄ a ₅ a ₆ a ₇

Данные коды переносим в обратную структурную таблицу, а также заполняем столбец F (табл. 5.9).

Таблица 5.9– Обратная структурная таблица для автомата Мура

h
						–



						,

Функции возбуждения Z_к и функция выхода Y_l автомата Мура находят по полностью оформленной структурной таблице автомата в виде дизъюнктивных нормальных форм:

Z_к = V а_m·Х_h (а_m,а_s), к = ;

(а_m,а_s) Î h;

Y_l = V а_s, l = .

где n и m – число сигналов возбуждения и исходных сигналов автомата соответственно; h – номер строки структурной таблицы, в столбце F (а_m, а_s) которой есть отметка сигнала возбуждения Z_К или в столбце Y (а_m, а_s) - отметка исходного сигнала Y_l. Терм (логическое произведение) а_m Х_h (а_m, а_s) включают в выражение Z_к, если сигнал возбуждения Z_к есть в столбце F (а_m, а_s) h -й строки таблицы автомата Мили.

Аналогично а_s нужно включить в выражение Y_l, если Y_l есть в столбце Y (a_m,a_s) h -й строки таблицы.

Функции выходов, исходя из таблицы 5.9, в базисах Буля и Шеффера будут иметь следующий вид:

;

Функции переходов, исходя из таблицы 5.9, в базисах Буля и Шеффера будут иметь следующий вид:

;

Уравнение для формирования синхросигнала:

Кроме того, необходимо предусмотреть установку элементов памяти в начальное состояние по включению питания (сигналы А и В), как в автомате Мили (рис. 5.10, 5.11, 5.12).

У триггеров будем использовать как прямые входы, так и инверсные. Прямые выходы триггеров будут соответствовать состояниям автомата, а инверсные выходы – инверсным значениям состояний. Это обеспечивает унитарное единичное кодирование состояний автомата.

Таблица 5.10 - Количество корпусов интегральных схем

При заполнении столбца D ₁ табл. 5.10 стало ясно, что вместо схемы 2x4 и-не (рис. 5.20) можно воспользоваться неиспользованными частями других схем, а именно - 3x3 и-не, 4x2 и-не, 6x1 не, что показано в таблице +1/3, +1/4, +1/6. Такой способ реализации уравнения D ₁ проиллюстрирован на рис. 5.21.

Рисунок 5.20 – Реализация уравнения D ₁ с использованием схемы 2x4 и-не

Рисунок 5.21 – Альтернативная реализация уравнения D ₁

Приклеить к левой части

Рисунок 5.12 – Подключение сигналов А, В к триггеру

Также для облегчения построения схемы оцениваются аппаратурные затраты табл. (5.5). Это необходимо для того, чтобы точно знать, сколько каких микросхем необходимо расположить на поле схемы.

Таблица 5.5 - Количество корпусов интегральных схем

Теперь можно изображать функциональную схему автомата (рис. 5.13). Порядок составления схемы следующий:

1. изображается шина (линии шины в 2 раза толще всех остальных линий) с входами и выходами – слева входы, справа выходы;

2. рисуются микросхемы, справа дешифратор и триггеры, слева все остальные;

3. нумеруются сначала входы (в нашем примере от 1 до 9), а затем выходы всех микросхем (в нашем случае от 10 до 42);

4. выходы триггеров подключаются ко входам дешифратора;

5. определяется, каким выходам дешифратора соответствуют все состояния;

6. реализуются уравнения для сигналов А, В, С и все инверсии состояний;

7. реализуются функции возбуждения триггеров и функции выходов;

8. нумеруются входы триггеров;

9. нумеруются выходные сигналы.

Рассмотрим реализацию схемы без дешифратора. В данном случае дешифратор использовать не будем. Состояние автомата будем представлять в виде конъюнкции выходных значений триггеров, взятых с отрицанием или без отрицания. Например, состояние имеет код 011, т.е. , где – выход соответствующего триггера. Тогда . Отрицание над Q_i ставится тогда, когда оно принимает значение 0 в коде состояния. Отрицательные значения выходов триггеров в схеме берутся с инверсных выходов триггеров.

Функции выходов и переходов в базисах Буля и Шеффера будут использоваться в том же виде, а для формирования сигналов состояний вместо дешифратора будем использовать комбинационную схему, описываемую следующей системой уравнений: