UNIVERZITET U ISTOCNOM SARAJEVU ELEKTROTEHNICKI FAKULTET ODSJEK ZA AUTOMATIKU I ELEKTRONIKU DIGITALNA ELEKTRONIKA SEKVENCIJALNA KOLA Sekvencijalna logika Marko Pravdi Vlastimir Hrum 1 1. Sekvencijalna logika. Definicija. Blok ema. Osnovni tipovi. Dijagram stanja. Sekvencijalna logika: Osim standardnih gejtova sadri i memorijske elemente. Izlaz u svakom trenutku zavisi od trenutnih vrijednosti ulaza i stanja memorijskih elemenata. Stanja memorijskih elemenata zavise od ulaza i prethodnih stanja. Ponaanje se opisuje vremenskim nizom. Postoje dva tipa sekvencijalnih mrea: asinhrona sekvencijalna kola - kolo se u pojedinim stanjima nalazi razlicite periode vremena sinhrona sekvencijalna kola - kolo se u pojedinim stanjima nalazi fiksan period vremena. - Milijevi automati - Murovi automati Ulazi/izlazi - predstavljeni impulsima (trajanje ulaza/izlaza kratko u odnosu na kanjenje), ili nivoima (trajanje signala dugo u odnosu na kanjenje na kolima). 2. Asinhrona sekvencijalna kola. Blok ema. Asinhrona sekvencijalna kola - kolo se u pojedinim stanjima nalazi razlicite periode vremena. Elementi kanjenja - Posebni elementi, ili standardni, sa dovoljno velikim kanjenjem Flip-flop (LEC) - Elementarno sekvencijalno kolo (pamti binarnu informaciju) Sekvencijalna logika Marko Pravdi Vlastimir Hrum 1 3. Sinhrona sekvencijalna kola. Blok ema. Sinhrona sekvencijalna kola - kolo se u pojedinim stanjima nalazi fiksan period vremena. Prebacivanje iz stanja u stanje se odvija prema takt impulsima (sat). Milijevi automati Murovi automati 4. Definicija trke (race) u sekvencijalnim kolima. Trka (Race) - promjena vie promjenjivih stanja nakon promjene jedne ulazne promjenjive. - nekriticna trka (dozvoljena) - sledece stabilno stanje jednoznacno odredeno. - kriticna trka (nije dozvoljena) - sledece stabilno stanje zavisi od redosleda promjene promjenjivih stanja - nije jednoznacno odredeno. - Nakon svake promjene ulaza mrea sa povratnom spregom prelazi u novo stabilno stanje (zavisno od trenutnog stanja). Za vrijeme prelaska mrea se moe naci u privremenom, nestabilnom stanju. - Zauzimanje sledeceg stanje nakon vremena propagacije kroz lanac logickih kola (), od trenutka promjene ulaznih promjenjivih. 5. Vremenske karakteristike u sekvencijalnim mreama. Primjer signala D lea okidanog nivoom signala. tpHL kanjene 1 u 0 tpLH kanjene 0 u 1 Ispravno ponaanje - zavisi od irine impulsa i kanjenja (okidanje nivoom) D ne smuje mijenjati stanje u blizini promjene C Sekvencijalna logika Marko Pravdi Vlastimir Hrum 1 6. Vremenske karakteristike u sekvencijalnim mreama. Primjer signala D f-f okidanog + ivicom signala. 7. Procedura projektovanja sekvencijalnih kola. Opis ponaanja sistema - izrada dijagrama stanja kola, Odredivanje tabele stanja (na osnovu dijagrama stanja), Dodjela binarnih vrijednosti svim stanjima u tabeli stanja (uzimajuci u obzir i neiskoricena stanja) Odredivanje potrebnog broja flip-flopova i pridruivanje simbolickih imena svakom, Izbor tipa flip-flopa, Izvodenje tabele pobude kola (iz tabele stanja) i tabele izlaza, Izvodenje izlaznih funkcija iz kola i funkcija ulaza u flip-flopove, Crtanje logickog dijagrama. 8. Tabele pobude RS, D, JK i T. TABELE POBUDE T - FF Q(t) Q(t+1) T 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0 D - FF Q(t) Q(t+1) D 0 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 1 RS - FF R S Q(t) Q(t+1) b 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 b 1 1 JK - FF J K Q(t) Q(t+1) 0 b 0 0 1 b 0 1 b 1 1 0 b 0 1 1 Flip-Flop Marko Pravdi Vlastimir Hrum 4 1. Le/flip-flop. Definicija, osnovne osobine, naini promjene stanja (okidanja). Princip realizacije bistabilnog kola. Elementarno sekvencijalno kolo koje pamti binarnu informaciju (1 bit) sa dva izlaza koji su komplementarni. LEC - Okidanje (promjena stanja): asinhrono (impulsi) pri odredenom nivou (1/0) upravljackog signala (E/S) FLIP - FLOP - okidanje (promjena stanja): pri odredenoj ivici (/) upravljac. signala (Takt, CLK) impulsno (nadreeni/podreeni, Master/Slave) 2. RS le. Simbol i definicija ulaza/izlaza, dijagram stanja, tabela prelaza i karakteristina funkcija, naini okidanja. Realizacija asinhronog RS lea pomou bipolarnih tranzistora, NILI kola, NI kola, Karakteristini signali. Ulazi: S (Set) - postavljanje (Q=1), R (Reset) - brisanje (Q=0) Ulazi NE SMIJU istovremeno biti aktivni Izlazi: Q, Qn=NOT(Q) - odreduju stanje (stanje 1/0 za Q=1/0) - Asinhrono (pobuda - pojedinacni impulsi) _ LEC - Sinhrono (takt impulsi + pobuda) Kod takt impulsa moe biti aktivan: - Nivo signala (1/0, u/u) _ LEC - Ivica signala (/,/*) _ F-F - Impuls (uu, ,*) _ F-F S R Q Qn 0 0 Q Qn PAMTI PRETHODNO STANJE 1 0 1 0 SETOVAN 0 0 1 0 PAMTI PRETHODNO STANJE 0 1 0 1 RESETOVAN 0 0 0 1 PAMTI PRETHODNO STANJE 1 1 0 0 ZABRANJENO STANJE TABLICA PRELAZA S R Q(k) Q(k+1) 0 0 0 0 = 0 0 1 1 = 0 1 0 0 RESET 0 1 1 0 RESET 1 0 0 1 SET 1 0 1 1 SET 1 1 0 0 !!! 1 1 1 0 !!! ( ) ( ) 1nQ k R Q k S + = + Flip-Flop Marko Pravdi Vlastimir Hrum 5 ) b) c) Realizacija asinhronog RS leca pomocu: a) bipolarnih tranzistora, b) NILI kola, c) NI kola. Flip-Flop Marko Pravdi Vlastimir Hrum 6 Flip-Flop Marko Pravdi Vlastimir Hrum 7 5. Asinhroni RS leevi sa dominantnim ulazima. Flip-Flop Marko Pravdi Vlastimir Hrum 8 6. RS le. Simbol i definicija ulaza/izlaza, dijagram stanja, tabela prelaza i karakteristina funkcija, naini okidanja. Realizacija asinhronog RS lea pomou multipleksera: 4 na 1, 2 na 1. ( ) ( ) 1nQ k R Q k S + = + TABLICA PRELAZA S R Q(k) Q(k+1) 0 0 0 0 = 0 0 1 1 = 0 1 0 0 RESET 0 1 1 0 RESET 1 0 0 1 SET 1 0 1 1 SET 1 1 0 0 !!! 1 1 1 0 !!! Flip-Flop Marko Pravdi Vlastimir Hrum 9 8. RS le okidan nivoom. Simbol i definicija ulaza/izlaza, tabela ponaanja. Realizacija pomou: NI kola, I/NILI kola, multipleksera 2 na 1, karakteristini signali. Ulaz za omogucavanje promjene stanja E (Enable) Promjena stanja SAMO AKO JE E = Log1 (Log0) Pamti prethodno stanje Q kada je E = Log0 SVI ulazi aktivno Log1 Flip-Flop Marko Pravdi Vlastimir Hrum 10 11. RS f-f okidan pozitivnom ivicom. Simbol i definicija ulaza/izlaza, tabela ponaanja. Realizacija pomou NI kola i generatora kratkih impulsa, karakteristini signali. Flip-Flop Marko Pravdi Vlastimir Hrum 11 12. RS f-f okidan pozitivnom ivicom. Simbol i definicija ulaza/izlaza, tabela ponaanja. Realizacija pomou NI kola i generatora kratkih impulsa (NILI/NI), karakteristini signali. SnRn (asinhroni) + generator kratkih impulsa naivicu Sn = Rn= Log1 (neaktivno) - uobicajeno stanje (u/u CL) Promjena stanja SAMO PRIivici CL (kanjenje A/V ) Pamti prethodno stanje u svim ostalim Flip-Flop Marko Pravdi Vlastimir Hrum 12 13. RS f-f okidan negativnom ivicom. Simbol i definicija ulaza/izlaza, tabela ponaanja. Realizacija pomou NI kola i generatora kratkih impulsa (NI/ILI), karakteristini signali. SnRn (asinhroni) + generator kratkih impulsa na*ivicu Sn = Rn= Log1 (neaktivno) - uobicajeno stanje (u/u CL) Promjena stanja SAMO PRI*ivici CL (kanjenje A/V ) Pamti prethodno stanje u svim ostalim slucajevima Flip-Flop Marko Pravdi Vlastimir Hrum 13 14. MS RS f-f okidan na negativnu ivicu impulsa. Elektrina ema, tabela ponaanja, karakteristini signali. Sastoji se od 2 RS (u/u) Ponaa se kao RS* NE POSTOJI GENERATOR* Flip-Flop Marko Pravdi Vlastimir Hrum 14 Za okidanje POTREBNA OBA NIVOA TAKT IMPULSA Flip-Flop Marko Pravdi Vlastimir Hrum 15 15. D le. Simbol i definicija ulaza/izlaza, dijagram stanja, tabela prelaza i karakteristina funkcija, naini okidanja. Realizacija asinhronog D lea pomou mitovih invertora. Ulaz: D - prosleduje na izlaz Izlazi: Q, Qn=NOT(Q) - odreduju stanje (stanje 1/0 za Q=1/0) Kada je S=1, i kada je na ulazu D=1, tada je S=0, R=1, pa se SR lec kolo setuje. Suprotno tome kada je D=0, na ulazu SR lec kola je S=1, R=0, pa se kolo resetuje. Dakle, na izlazu se uvijek pojavljuje isti signal kao i na ulazu. Asinhrono (pobuda - KRATKI +/- impulsi) _ ??? LEC Sinhrono (takt impulsi + pobuda) Kod takt impulsa moe biti aktivan: o Nivo signala (1/0, u/u) _ LEC o Ivica signala (/,/*) _ F-F o Impuls (uu, ,*) _ F-F Okidanje kratkim pozitivnim i negativnim impulsima + odgovaraivici (rastucoj), a *(opadajucoj), ivici D Proracun otpornika prema pragovima okidanja mitovog trigera QQSETCLRD Flip-Flop Marko Pravdi Vlastimir Hrum 16 16. D le okidan nivoom. Simbol i definicija ulaza/izlaza, tabela prelaza i karakteristina funkcija. Realizacija pomou 4 NI/NE kola, karakteristini signali. Definicija karakteristinih vremena. Ulaz D prosleduje na izlaz Q kada je E = Log1 Pamti prethodno stanje Q kada je E = Log0 ( ) ( ) 1nQ k ED E Q k + = + Flip-Flop Marko Pravdi Vlastimir Hrum 17 Flip-Flop Marko Pravdi Vlastimir Hrum 18 17. D le okidan nivoom. Simbol i definicija ulaza/izlaza, tabela prelaza i karakteristina funkcija. Realizacija pomou 4 NI kola, karakteristini signali. Definicija karakteristinih vremena. Ulaz D prosleduje na izlaz Q kada je E = Log1 Pamti prethodno stanje Q kada je E = Log0 Flip-Flop Marko Pravdi Vlastimir Hrum 19 18. D le okidan nivoom. Simbol i definicija ulaza/izlaza, tabela prelaza i karakteristina funkcija. Realizacija pomou I/NILI kola, karakteristini signali. Definicija karakteristinih vremena. Ulaz D prosleduje na izlaz Q kada je E = Log1 Pamti prethodno stanje Q kada je E = Log0 Flip-Flop Marko Pravdi Vlastimir Hrum 20 19. D le okidan nivoom. Simbol i definicija ulaza/izlaza, tabela prelaza i karakteristina funkcija. Realizacija pomou I/NILI (74175) kola, karakteristini signali. Definicija karakteristinih vremena. tpHL kanjene 1 u 0 tpLH kanjene 0 u 1 Ispravno ponaanje - zavisi od irine impulsa i kanjenja (okidanje nivoom) D ne smuje mijenjati stanje u blizini promjene C Flip-Flop Marko Pravdi Vlastimir Hrum 21 20. D le okidan nivoom. Simbol i definicija ulaza/izlaza, tabela prelaza i karakteristina funkcija. Realizacija pomou NI (74175) kola, karakteristini signali. Definicija karakteristinih vremena. 21. D le okidan nivoom. Simbol i definicija ulaza/izlaza, tabela prelaza i karakteristina funkcija. Realizacija pomou multipleksera 2 na 1, karakteristini signali. Definicija karakteristinih vremena. Flip-Flop Marko Pravdi Vlastimir Hrum 22 22. D le okidan nivoom. Simbol i definicija ulaza/izlaza, tabela prelaza i karakteristina funkcija. Realizacija pomou transmisionih gejtova (TG), karakteristini signali. Definicija karakteristinih vremena. >Ulaz D prosleduje na izlaz Q kada je CL = Log0 >Pamti prethodno stanje Q kada je CL = Log1 Flip-Flop Marko Pravdi Vlastimir Hrum 23 23. D f-f okidan pozitivnom ivicom. Simbol i definicija ulaza/izlaza, tabela ponaanja. Realizacija pomou NI kola i generatora kratkih impulsa, karakteristini signali. Definicija karakteristinih vremena. Flip-Flop Marko Pravdi Vlastimir Hrum 24 24. D f-f okidan pozitivnom ivicom. Simbol i definicija ulaza/izlaza, tabela ponaanja. Realizacija pomou NI kola i generatora kratkih impulsa (NILI/NI), karakteristini signali. Definicija karakteristinih vremena. Flip-Flop Marko Pravdi Vlastimir Hrum 25 25. D f-f okidan pozitivnom ivicom (7474). Elektrina ema i ponaanje u optem sluaju. Karakteristini signali i ponaanje u sluaju prelaza Q=0;01. Definicija karakteristinih vremena. SnRn (asinhroni) + generator okidnih impulsa naivicu CL=0: Sn=Rn=1 (neutralno) CL=01 postavlja Sn=0 za D=1 odnosno Rn=0 za D=0 CL=1: Sn=0 A=Rn=1 Rn=0 A=0, V=1 nema promjene stanja sa promjenom D Okidanje (promjena stanja) samo na ivicu CL. Flip-Flop Marko Pravdi Vlastimir Hrum 26 Q=0;01 R: svi elementi imaju jednako kanjenje () CL=0: D=1 (stabilno prijeivice CL) t=0CL=01 t=Sn=10 t=2Q=01 t=3Qn=10 A=Rn=1 nema promjene stanja sa promjenom D 26. D f-f okidan pozitivnom ivicom (7474). Elektrina ema i ponaanje u optem sluaju. Karakteristini signali i ponaanje u sluaju prelaza Q=1;10. Definicija karakteristinih vremena. SnRn (asinhroni) + generator okidnih impulsa naivicu CL=0: Sn=Rn=1 (neutralno) CL=01 postavlja Sn=0 za D=1 odnosno Rn=0 za D=0 CL=1: Sn=0 A=Rn=1 Rn=0 A=0, V=1 nema promjene stanja sa promjenom D Okidanje (promjena stanja) samo na ivicu CL. Flip-Flop Marko Pravdi Vlastimir Hrum 27 Q=1;10 R: svi elementi imaju jednako kanjenje () CL=0: D=0 (stabilno prijeivice CL) t=0CL=01 t=Rn=10 t=2Qn=01 t=3Q=10 A=0, V =1 nema promjene stanja sa promjenom D 27. D f-f okidan negativnom ivicom. Simbol i definicija ulaza/izlaza, tabela ponaanja.Realizacija pomou NI kola i generatora kratkih impulsa (NI/ILI), karakteristini signali. SnRn (asinhroni) + generator impulsa na*ivicu Sn = Rn= Log1 (neaktivno) - uobicajeno stanje (u/u CL) Promjena stanja SAMO PRI*ivici CL (kanjenje A/V ) Pamti prethodno stanje u svim ostalim slucajevima Flip-Flop Marko Pravdi Vlastimir Hrum 28 28. MS D f-f okidan na negativnu ivicu impulsa. Elektrina ema u optem sluaju, S tabela ponaanja, karakteristini signali. Sastoji se od 2 D (u/u) - Podredeni uvijek moe biti RS (u/u) Ponaa se kao D* NE POSTOJI GENERATOR* Za okidanje POTREBNA OBA NIVOA TAKT IMPULSA Flip-Flop Marko Pravdi Vlastimir Hrum 29 29. MS D f-f okidan na pozitivnu ivicu impulsa. Elektrina ema u sluaju realizacije pomou transmisionih gejtova (4013), tabela ponaanja, karakteristini signali. 30. MS D f-f okidan na pozitivnu ivicu impulsa. Elektrina ema u sluaju realizacije pomou NI kola, tabela ponaanja, karakteristini signali. Sstoji se od 2 D (u/u) - NAND Ponaa se kao D NE POSTOJI GENERATOR Za okidanje POTREBNA OBA NIVOA TAKT IMPULSA Flip-Flop Marko Pravdi Vlastimir Hrum 30 31. M D f-f okidan na pozitivnu ivicu impulsa. Elektrina ema u sluaju S realizacije pomou multipleksera 2 na 1, tabela ponaanja, karakteristini signali. Sastoji se od 2 D (u/u) - 2 MUX (2 na 1) Ponaa se kao D NE POSTOJI GENERATOR Za okidanje POTREBNA OBA NIVOA TAKT IMPULSA Flip-Flop Marko Pravdi Vlastimir Hrum 31 32. D f-f okidan pozitivnom ivicom, sa ulazom za omoguavanje. Elektrina ema, ponaanje, karakteristini signali. Sastoji se od D () i MUX (2 na 1) D mijenja stanje na ako je E aktivno (u), ako nije pamti rethodno stanje Flip-Flop Marko Pravdi Vlastimir Hrum 32 33. JK f-f. Simbol i definicija ulaza/izlaza, dijagram stanja, tabela prelaza i karakteristina funkcija, naini okidanja. Osnovne eme. Ulazi: J - postavljanje (Q=1), K - brisanje (Q=0) Ulazi MOGU istovremeno biti aktivni_promjena stanja Izlazi: Q, Qn=NOT(Q) - odreduju stanje (stanje 1/0 za Q=1/0) JK je kao SR kod koga se na mjesto ulaza S/R (Sn/Rn) dovode ignali koji su logicka funkcija (I/NI) ulaza J/K i izlaza Q/Qn Ulazi: J - postavljanje (Q=1), K - brisanje (Q=0) Ulazi MOGU istovremeno biti aktivni_promjena stanja Izlazi: Q, Qn=NOT(Q) - odreduju stanje (stanje 1/0 za Q=1/0) Flip-Flop Marko Pravdi Vlastimir Hrum 33 34. JK f-f okidan negativnom ivicom. Simbol i definicija ulaza/izlaza, tabela ponaanja. Realizacija pomou NI kola i generatora kratkih impulsa, karakteristini signali. 35. JK f-f okidan negativnom ivicom. Simbol i definicija ulaza/izlaza, tabela ponaanja. Realizacija pomou NI kola i generatora kratkih impulsa (NI/ILI), karakteristini signali. SR () + logika za formiranje Sn/Rn pomocu J/K i Q/Qn Sn/Rn u vidu kratkih negativnih impulsa, na*CL Flip-Flop Marko Pravdi Vlastimir Hrum 34 36. JK f-f okidan pozitivnom ivicom. Simbol i definicija ulaza/izlaza, tabela ponaanja. Realizacija pomou RS f-f, karakteristini signali. Flip-Flop Marko Pravdi Vlastimir Hrum 35 37. MS JK f-f okidan na negativnu ivicu impulsa. Elektrina ema u sluaju realizacije pomou RS f-f, tabela ponaanja, karakteristini signali. Sastoji se od 2 SR (u/u) + logika za formiranje S/R pomocu J/K i Q/Qn Podredeni uvijek moe biti SR (u/u) Ponaa se kao JK* Flip-Flop Marko Pravdi Vlastimir Hrum 36 38. MS JK f-f okidan na pozitivnu ivicu impulsa. Elektrina ema u sluaju realizacije pomou transmisionih gejtova (4027), tabela ponaanja, karakteristini signali. Radi se o JK f-f tipa nadredeni-podredeni (uu ,) JK f-f od D (TG, 4013) dodavanjem logike za formiranje internog ulaza D od J/K i Q/Qn 39. MS JK f-f okidan na pozitivnu ivicu impulsa. Elektrina ema u sluaju realizacije pomou NI kola, tabela ponaanja, karakteristini signali. Radi se o JK f-f tipa nadredeni-podredeni (uu ,) JK f-f od 2 D (NAND, 74175) dodavanjem NAND logike za formiranje internog ulaza DJK od J/K i Q/Qn Logika za formiranje DJK se ponaa kao MUX ciji je selekcioni ulaz Q/Qn Flip-Flop Marko Pravdi Vlastimir Hrum 37 40. MS JK f-f okidan na pozitivnu ivicu impulsa. Elektrina ema u sluaju realizacije pomou multipleksera 2 na 1 i logike za formiranje internog ulaza (logika kola), tabela ponaanja, karakteristini signali. Radi se o JK f-f tipa nadredeni-podredeni (uu ,) JK f-f od 2 MUX (2 na 1) dodavanjem logike za formiranje internog ulaza D od J/K i Q/Qn 41. MS JK f-f okidan na pozitivnu ivicu impulsa. Elektrina ema u sluaju realizacije pomou multipleksera 2 na 1 i logike za formiranje internog ulaza (multiplekser 4 na 1), tabela ponaanja, karakteristini signali. Radi se o JK f-f tipa nadredeni-podredeni (uu ,) JK f-f od 2 MUX (2 na 1) dodavanjem logike (MUX 4 na 1) za formiranje internog ulaza D od J/K i Q/Qn Flip-Flop Marko Pravdi Vlastimir Hrum 38 42/43. K f-f okidan na pozitivnu ivicu impulsa. Elektrina ema u sluaju realizacije pomou multipleksera 2 na 1 i logike za formiranje internog ulaza (multiplekseri 2 na 1), tabela ponaanja, karakteristini signali. Radi se o JK f-f tipa nadredeni-podredeni (uu ,) JK f-f od 2 MUX (2 na 1) dodavanjem logike (3 MUX 2 na 1) za formiranje internog ulaza D od J/K i Q/Qn Flip-Flop Marko Pravdi Vlastimir Hrum 39 44. T f-f. Simbol i definicija ulaza/izlaza, dijagram stanja, tabela prelaza i karakteristina funkcija, naini okidanja. Realizacija pomou D i JK, karakteristini signali. Mijenja stanje pri svakom TAKT impulsu (brojanje) Flip-Flop Marko Pravdi Vlastimir Hrum 40 45. T f-f , sa ulazom za omoguavanje. Simbol i definicija ulaza/izlaza, dijagram stanja, tabela prelaza i karakteristina funkcija, naini okidanja. Realizacije pomou D i JK, karakteristini signali. T (CL): if T=1 then if CL=() then Q=Qn ; Qn=NOT(Q); end if; endif; Flip-Flop Marko Pravdi Vlastimir Hrum 41 46. E le. Elektrina ema, ponaanje, karakteristina funkcija, karakteristini signali. EARLY lec Samo 2 vremena propagacije pri promjeni stanja Q(k+1) = EHD+(D+EL) Q(k) Postavljen kada je EH=D=1 Pamti 1 ako je EL=1 ili D=1 Flip-Flop Marko Pravdi Vlastimir Hrum 42 DOPUNA: Registri Marko Pravdi Vlastimir Hrum 43 1. Registri. Definicija i tipovi. Zadrni (PIPO) registar. Definicija i primjer realizacije Registar grupa binarnih memorijskih celija (flip-flopova) koji zajedno obavljaju posao (privremenog) memorisanja ili pomjeranja (iftovanja) grupe bita ili binarne rijeci. Zajednicki takt/clock signal. zadrni registri (bafer, lec, stacionarni) privremeno cuvanje podataka pomjeracki registri privremeno cuvanje i mijenjanje podataka (lijevo/desno) Ulaznu binarnu rijec prenosi na izlaz (D) f-f (pamti) kada se desi pozitivna ivica clock signala (f-f okidaju na negativnu ivicu, ulazni invertor za rasterecenje ulaza) CLEARn - asinhroni signal (aktivno 0, ulazni bafer za rasterecenje ulaza), dovodi sve izlaze f-f u stanje 0 (definisanje pocetnog stanja) MORAJU biti zadovoljeni vremenski zahtjevi koji vae za ivicne f-f, u pogledu trajanja i odnosa ulaznih signala i taktnog signala clock Registri Marko Pravdi Vlastimir Hrum 44 2. Transparentni stacionarni registar. Primjer realizacije pomou NI kola, nain rada, eliminisanje lane nule Stacionarni registri su sekvencijalne mree koje se koriste za privremeno memorisanje digitalnih informacija. Karakteristika transparentnih registara je da, dok je kontrolni ulaz na aktivnom, visokom nivou, izlaz registra prati promene ulaznih promenljiviih D, a pamti zateceno stanje na D ulazima kada kontrolni ulaz postane neaktivan. Niz D leceva sa zajednickim LEn signalom (okidanje nivoom) LEn=0 Qi=Di - proputa ulaze na izlaz LEn=1 Qi=Qi - pamti prethodno stanje a) pojava lane 0 na izlazu (razdvojene konture u Karnoovoj mapi) b) eliminacija lane 0 na izlazu (dodavanje konture u Karnoovoj mapi) Q LE D LE Q D Q = + + c) mrea koja realizuje jednu celiju transparentnog registra leca 3. Pomjeraki registri. SISO registar sa pomjeranjem udesno. Primjer realizacije pomou D i SR. Pomjeracki (Shift) registri su registri u kojima se zapamcena informacija taktnim impulsom pomjera za jedno mjesto (lijevo/desno). U pomjerackim registrima se mogu koristiti JK ili D flipflopovi ivicnog, ili MS tipa. Niz povezanih D FF (Qi Di+1), sa zajednickim clock signalom Svi FF istovremeno okidaju na pozitivnu ivicu clock signala, i prenose svoje stanje na sledeci FF Ulaz/Izlaz registra su serijski (bit po bit) Registri Marko Pravdi Vlastimir Hrum 45 4. SISO registar sa pomjeranjem ulijevo. Primjer realizacije pomou D i SR. Niz povezanih D FF (Qi+1 Di), sa zajednickim clock signalom Svi FF istovremeno okidaju na pozitivnu ivicu clock signala, i prenose svoje stanje na sledeci FF Ulaz/Izlaz registra su serijski (bit po bit) 5. SIPO registar sa pomjeranjem udesno. Primjer realizacije pomou D i SR. Niz povezanih D FF (Qi Di+1), sa zajednickim clock signalom Svi FF istovremeno okidaju na pozitivnu ivicu clock signala, i prenose svoje stanje na sledeci FF Ulaz registra serijski (bit po bit),a Izlaz paraleni (izlazi svih FF) Registri Marko Pravdi Vlastimir Hrum 46 6. Primjer pretvaranja 8-bitne serijske informacije u paralelnu. I serijski i paralelni registar okidaju na pozitivnu ivicu clock signala Brojac broji na negativnu ivicu clock signala Vremenske signale treba posmatrati sa desna ulijevo Registri Marko Pravdi Vlastimir Hrum 47 7. PISO registar sa sinhronim upisom. Primjer realizacije pomou D i SR. Serijski registar sa mogucnocu paralelnog upisa binarne rijeci Upis/pomjeranje (na pozitivnu ivicu clock), zavisno od stanja (asinhronog) ulaza shift/loadn (1 - pomjeranje, 0 - paralelni upis) D0 - serijski, ili dio paralelnog ulaza Sklop I/ILI multiplekser Registri Marko Pravdi Vlastimir Hrum 48 8. PISO registar sa asinhronim upisom. Primjer realizacije pomou SR FF. Registri Marko Pravdi Vlastimir Hrum 49 9-12. Pomjeraki registri. 4-bitni univerzalni pomjeraki registar realizovan pomou multipleksera. Primjer: uvanja/pamenja informacije, pomjeranja udesno, pomjeranja ulijevo, paralelnog upisivanja. U zavisnosti od stanja selekcionih ulaza (S0, S1) MUX 4 na 1 prosledi na D ulaze FF signal koji odgovara eljenom nacinu rada S1, S0=0, 0 Di=Qi - pamti prethodno stanje S1, S0=0, 1 D1=IS-RIGHT ; D2, D3, D4=Q1, Q2, Q3 - ift udesno S1, S0=1, 0 D4=IS-LEFT ; D1, D2, D3=Q2, Q3, Q4 - ift ulijevo S1, S0=1, 1 Di= Di - punjenje (paralelno) Registri Marko Pravdi Vlastimir Hrum 50 13. PIPO registar sa 3 stanja. Primjer realizacije. Paralelni (stacionarni) registar (izlazi u 3-stanju za ENABLE=0) Upis/pamcenje (na pozitivnu ivicu CLOCK), zavisno od stanja (asinhronog) ulaza LOAD (1 - paralelni upis, 0 - pamcenje) Registri Marko Pravdi Vlastimir Hrum 51 14. Registri. Definicija i osnovni tipovi. Bidirekcioni PIPO registar sa 3 stanja. Primjer realizacije. Bidirekcioni stacionarni registar sa izlazima koji mogu biti u 3-stanju 2 puta manji broj U/I linija nego kod Parallel In Parallel Out (3 State) Ulazno/izlazne (U/I) linije vremenski multipleksirane signalom OE - OE=1/0_aktivno D/Q U sklopu pomjerackog registra je decoder 2/4 koji, zavisno od kontrolnih signala S0 i S1 dekoduje cetiri razlicite funkcije registra: Za S1S0 = 00, registar zadrava postojece stanje, cak i kada postoji taktni impuls, poto se djelovanjem takta u svaki flipflop upisuje sopstveno stanje. Za S1S0= 01, registar radi kao pomjeracki registar udesno (A ka D). Za S1S0=10 , delovanjem takta, informacija se pomjera ulijevo (D ka A). Za S1S0=11 , taktnim impulsom se u registar upisuje informacija ABCD. Registri Marko Pravdi Vlastimir Hrum 52 15. Registri. Definicija i osnovni tipovi. Bit adresabilni stacionarni registar. Primjer realizacije. Bit adresabilni stacionarni registar Nezavisan upis pojedinacnih bitova (adresa bita A0A1A2, podatak DAT) na pozitivnu ivicu clock Registri Marko Pravdi Vlastimir Hrum 53 16. Primjena registara - kruni broja. Realizacija i karakteristini signali. Premjeta impuls irine perioda clock impulsa kroz registar, s lijeva u desno, na svaku pozitivnu ivicu clock STARTn asinhroni signal za dovodenje u pocetno stanje (1000) i D1=0 CLOCK Q0 Q1 Q2 Q3 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 2 0 0 1 0 3 0 0 0 1 Registri Marko Pravdi Vlastimir Hrum 54 17. Primjena registara - Donsonov broja. Realizacija i karakteristini signali. Puni sve pozicije u registru sa 1, a zatim sa 0, s lijeva u desno, na svaku pozitivnu ivicu clock STARTn asinhroni signal za dovodenje u pocetno stanje (1000) i D1=1 Registri Marko Pravdi Vlastimir Hrum 55 14. Primjer realizacije sabirnice pomocu registara sa 3 stanja. Karakteristicni signali. 15. Memorijski registar. Primjer na nivou blok eme. Karakteristicni signali. 16. Primjena registara - univerzalni asinhroni risiver i transmiter. Blok ema i nacin rada. 17. Primjena registara - mnoenje krunog brojaca i dijeljenje sa 2. Primjer. 20. Objasniti princip ocitavanja tastature pomocu. Brojai Marko Pravdi Vlastimir Hrum 55 1. Brojai. Definicija i tipovi. Moduo i faktor dijeljenja. Procedura projektovanja brojaa. Brojaci - Grupa binarnih memorijskih celija (flip-flopova) koje zajedno obavljaju posao brojanja ulaznih impulsa (sat, takt, CLOCK - 1 ulaz). Binarna rijec sadrana u brojacu odgovara broju ulaznih impulsa. FF mijenjaju stanje pod uticajem ulaznih impulsa. - ASINHRONI i SINHRONI - PROSTI i REVERZIBILNI - POSTAVLJIVI _ brojac PERIODE N, OD A DO V, PO MODULU n, _ SPECIJALNI brojaci (Promjena stanja vanjskim signalom, Dekadni i Kruni) _ TAJMERI (Broje (interne) takt impulse) i KAUNTERI (Broje vanjske dogadaje) Procedura projektovanja brojaca: Odrediti maksimalni broj koji brojac moe dostici, N = 2 - 1, n - broj FF Izabrati kod (NE MORA BITI BINARNI), Odrediti sukcesivna stanja FF pri svakom takt impulsu u funkciji izabranog koda, pomocu tabela prelaza FF odrediti potrebne ulaze koji definiu stanje brojaca pri svakom takt impulsu, Minimizacija ulaznih promjenjivih, Realizacija kola i provjera njegove funkcije. 2. Procedura projektovanja brojaa. Asinhroni brojai - osobine. Binarni broja na gore - primjer i karakteristini signali. Procedura projektovanja brojaca: Odrediti maksimalni broj koji brojac moe dostici, N = 2 - 1, n - broj FF Izabrati kod (NE MORA BITI BINARNI), Odrediti sukcesivna stanja FF pri svakom takt impulsu u funkciji izabranog koda, pomocu tabela prelaza FF odrediti potrebne ulaze koji definiu stanje brojaca pri svakom takt impulsu, Minimizacija ulaznih promjenjivih, Realizacija kola i provjera njegove funkcije. Asinhroni brojaci osobine: vecina FF nije spojena na takt signal. promjene stanja pojedinih FF se ne deavaju u isto vrijeme. MANE - neeljeni impulsi, sporiji od sinhronog brojaca. PREDNOSTI - jednoistavni, ne trae kombinacione mree, mali broj spojeva. Brojai Marko Pravdi Vlastimir Hrum 56 Brojai Marko Pravdi Vlastimir Hrum 57 3. Procedura projektovanja brojaa. Asinhroni brojai- osobine. Binarni broja na dole - primjer i karakteristini signali. 4. Asinhroni brojai- osobine. Kanjenje i maksimalna frekvencija. Primjer neregularnih stanja. Kanjenja zbog propagacije kroz ASINHRONI brojac (tp.br): tp.br = n tp.ff n - broj FF, tp.ff - kanjenje jednog FF. Maksimalna ulazna frekvencija (fClock) ASINHRONOG brojaca: fClock = 1 / tp.br Brojai Marko Pravdi Vlastimir Hrum 58 5. Asinhroni brojai- osobine. Kanjenje i maksimalna frekvencija. Binarni broja na gore i dole - primjer realizacije. 6. Asinhroni brojai- osobine. Kanjenje i maksimalna frekvencija. Dekadni broja primjer realizacije i karakteristini signali. Brojai Marko Pravdi Vlastimir Hrum 59 7. Asinhroni brojai- osobine. 74293. Primjer realizacije brojaa do 2, 5, 6, 10, 16 sa 74293. 8. Asinhroni brojai - osobine. Postavljivi binarni broja. Realizacija brojaa proizvoljnog modula pomou postavljivog binarnog brojaa Promjenom postavljene vrijednosti moe se formirati brojac proizvoljnog modula (Mp