مقدمة عن أهمية الدوائر المنطقية القابلة للبرمجة في بناء األنظمة

الرقمية الحديثة

أنواع الدوائر القابلة للبرمجة وتطورها عبر السنين

استخدام الذاكرات من نوعPROMفي تصميم النظم المنطقية

.طرقالتحكم بإشارة مرور لمفترق : مثال

التدرب على استخدام برمجيةISPLEVER Classic في

PAL, GAL, CPLDتصميم نظم منطقية على قاعدة

تطبيق على أمثلة بسيطة

أنواع النظم المنطقية :نوعين يمكن تقسيم النظم المنطقية إلى

التعاقبيةالنظم

النظم التوافقية

االبتدائية بمداخله حصريا مخارجه ارتبطت ما إذا توافقيا النظام يكون

.المداخل تركيبة تعاقب أو الزمن كان مهما

تركيبة المداخل من معينة تركيبة تقابل

.الزمن كان مهما للمخارج بالنسبة وحيدة

بمعنى آخر

النظم التوافقية

أنواع النظم المنطقية

النظام وبناء لتصميم االبتدائية بالمداخل نكتفي

التوافقي

:كالتالي التوافقي النظام جةذنم يمكن

يفقوا

تام

ظن

x1

x2

xn

Y1=f1(x1, x2…xn)

Y2=f2(x1, x2…xn)

Yn=fm(x1, x2…xn)

التوافقي النظام وبناء لتصميم االبتدائية بالمداخل نكتفي

أنواع النظم المنطقية

االبتدائية بمداخله مخارجه ارتبطت ما إذا تعاقبيا النظام يكون

عليها يطلق ثانوية بمداخل تمثل والتي السابقة وبحالته

.الداخلية المتغيرات

F.S.M المحددة تعرف هذه النظم باآلالت ذات الحاالت

Finites States Machines

التعاقبيةالنظم

أنواع النظم المنطقية التعاقبيةالنظم

x1

x2

xn

Z1=f1(x1, x2…xn, q1, q2, …qj)

Zj=f1(x1, x2…xn, q1, q2, …qj)

م ظا

ن

يفق

وات

Y1=f1(x1, x2…xn, q1, q2, …qj)

Y2=f1(x1, x2…xn, q1, q2, …qj)

Ym=f1(x1, x2…xn, q1, q2, …qj)

t1

tj

zj

z1

x1

x2

xn

zj

z1

zj

z1

:كالتالي عاقبيالت النظام جةذنم يمكن

أنواع النظم المنطقية التعاقبيةالنظم

:النموذجين بإحدى التعاقبية اآلالت تمثيل يمكن

Mealy Model ميالي نموذج

Moore Modelمور نموذج

يكون ولن .Z (اإلثارة) الحالة بمتغيرات Y المخارج ترتبط النموذج لهذا بالنسبة

. عليها مباشرا تأثيرا للمداخل

. Z (اإلثارة) الحالة بمتغيرات و X بالمداخل Y المخارج ترتبط النموذج لهذا بالنسبة

أنواع النظم المنطقية التعاقبيةالنظم

:النموذجين بإحدى التعاقبية اآلالت تمثيل يمكن

Moore Modelمورنموذج Mealy Model ميالي نموذج

Zm

zP

f

g

Xn

ti

ZP

ZP

f

Xn

ti

g

zP

Ym

:ترتيب النظم التعاقبية من وجهة النظر الزمنية

:عائلتينيمكن ترتيبها إلى

أنواع النظم المنطقية التعاقبيةالنظم

:الالتزامنيةالنظم

: التزامنيةالنظم

, ردة فعلها لحظيا عند ظهور أي تغيير على مستوى المداخل االبتدائية

(.إذا ما استثنينا زمن االستجابة)

تفعل حلقات الرجع عند . ردة فعلها متزامنة مع إشارة تسمى المؤقت

لحظات محدودة في الزمن

أنواع النظم المنطقية التعاقبيةالنظم

:الالتزامنيةالنظم

: التزامنيةالنظم

توقيت

zP

Xn

Ym

ZP

ذاكرة

شبكة منطقية

توافقية

Ym

Xn

zP

ZP

شبكة منطقية

توافقية

أنواع النظم المنطقية التزامنيةالتعاقبية النظم

يمكن للتزامن أن يكون على المستوى أو على الحافة من إشارة المؤقت

الحافة النازلة

الحافة الصاعدة

المستوى العالي

المستوى المنخفض

االنجاز المادي للنظم المنطقية :التقنيتينتنجز النظم المنطقية ذات الصبغة االلكترونية بإحدى

:التقليديةالتقنية

يبنى النظام بتركيب دوائر قياسية ذات وظائف بسيطة أو مركبة

.على لوحات مطبوعة ويقع التوصيل بين اللوحات بأسالك معدنية

:المبرمجةالتقنية

:للبرمجة يبنى النظام على قاعدة مكونات أساسية قابلة

, صغريةأو متحكمات صغريةمعالجات •

,للبرمجةحاكمات قابلة •

,للبرمجةدوائر قابلة •

.دوائر خاصة•

الدوائر املدجمة القياسية: التقنية التقليدية

الدوائر املدجمة القياسية: التقنية التقليدية

التقنية المبرمجة معالجات دقيقة PLCحاكمات قابلة للبرمجة

دوائر قابلة للبرمجة

دوائر مدمجة لتطبيقات خاصةASIC

مقارنة بين التقنية التقليدية و التقنية المبرمجة التقنية التقليدية

أو التعديل يمكن ال :متصلبة

بسهولة التطوير

المعقدة للنظم بالنسبة كبير الحجم

للطاقة كبير استهالك

صعوبة مع لألعطال كبيرة احتمالية

اكتشافها

والصيانة التنفيذ في عالية تكلفة

التقنية المبرمجة

والتطوير التعديل يمكن : مرنة

بسهولة

مركبة نظم مع صغيرحتى حجم

الطاقة استهالك في اقتصاد

يسر مع التشغيل في كبيرة وثوقية

واإلصالح الصيانة في

منخفضة تكلفة

مع الالمركزي التحكم إمكانية

االتصال شبكات طريق عن الربط

والالسلكية السلكية

فروع التقنية المبرمجة قائمة على برمجة التعليمات

ويتم ثابتا الصلب الكيان يكون التعليمات على باالعتماد التصميم الصغري المتحكم من المعالجة

(البرمجي الكيان)

و كبيرة بمرونة التقنية هذه تتميز .منخفضة تصميم تكلفة

غير و نسبيا بطيئة فعلها ردة تشغيال تتطلب التي للنظم مالئمة

Real Time الحقيقي الزمن في

قائمة على برمجة الجانب الصلب

وفق الصلب الكيان تصميم يتم

على باالعتماد المطلوبة الشروط

.خاصة تصميم برمجيات

امكانيات الحاالت بعض في تتطلب

تكون أن ويمكن ,خاصة مادية

.مكلفة

وهي االستجابة بسرعة تتميز

الحقيقي الزمن في للتطبيقات مالئمة

تبويب حسب نوع التطبيقات: التقنية المبرمجة :تستخدمالتطبيقات العامة

المتحكمات الدقيقة

النوع الدوائر المنطقية من:

ذاكراتPROM

المصفوفات من النوعPAL, GAL, CPLD

المصفوفات الحقليةFPGA

:تستخدمالتطبيقات الخاصة

نوع الدوائر الخاصة من:

ASIC

ASSP

االشارة معالجاتDSP

الدوائر المنطقية بتقنية أشباه النواقل ICsالدوائر المدمجة

التطبيقات الخاصة الدوائر القياسية

التطبيقات العامة

ASIC ASSP DSP

TTL, CMOS, ECL

البوابات المنطقية•

القالبات•

العدادات•

المسجالت •

الخ....

برمجة الصلب HW

برمجة التعليماتSW

FPGA PLD MPU MCU

تطبيقات الدوائر القابلة للبرمجةتستخدم الدوائر القابلة للبرمجة في مجاالت مختلفة مدنية وعسكرية ويطلق

Embedded Systems المدمجةأو المضمنة األنظمةعليها

:الحصرسبيل المثال ال نذكرعلىمن هذه المجاالت

Artificial neural networkالشبكات العصبية الصناعية • (الذكاء الصناعي)

األجهزة المنزلية •

الجوية و الفضائية, المركبات األرضية•

الربوت•

أجهزة االتصاالت•

..الخ ...•