数字电子技术Chart_7.ppt

二、微程序控制器的实现方法 基本思想：将系统控制过程按一定的规则(算法)编制成指令性条目并将其存放在控制存储器中，然后一条条将它们取出并转化为系统的各种控制信号，从而实现预定的控制过程。 二、微程序控制器的实现方法 例7.6 用微程序设计方法实现前述数值计算系统的控制子系统。 解：该系统共有5个状态、2个条件(st，k)、9个控制信号。 5个状态，需要3位二进制编码，即n＝3； 2个条件，9个控制信号，即p＝2，m＝9； 所需ROM的地址为n+p＝3+2＝5位，ROM单元数为2n+p＝25＝32个(实际上，3位编码中，只用000～100五种，故实际只需要5×2×2＝5×4＝20个单元)； ROM字长为n＋m＝3＋9＝12位，ROM容量为2n+p×(n+m)＝32×12位。 二、微程序控制器的实现方法 二、微程序控制器的实现方法 图7.20 微程序控制器电路 7.4 数字系统设计举例 首先从系统级分析入手，确定初步方案； 然后将设计细分，进行模块划分； 直至用VHDL进行综合; 编写控制算法，实现系统仿真。 其过程大致分为三步： 系统调研，确定初步方案； 模块划分，确定详细方案； 选用模块，完成具体设计。 数字密码引爆系统设计实例 系统概述 数字密码引爆器的密码将采用三个十进制数字，当三个数字输入正确后，就可以正确引爆起爆装置。当输入密码不正确时，多一位或少一位十进制数据都不会引爆，将产生错误，使系统报警，增加了系统的可靠性。 系统功能描述与使用要求 输入信号及电路 输出信号及电路 确定系统的基本方案 数字密码引爆系统设计实例 设计步骤与过程 数字密码引爆器顶层设计 顶层方案设计 输入电路描述 引爆过程 顶层实体的VHDL程序 顶层结构体的设计及VHDL实现 图7.21 数字密码引爆器顶层框图 数字密码引爆系统设计实例 图7.22 数字密码引爆器部分结构框图 数字密码引爆系统设计实例 图7.23 消抖同步化电路 数字密码引爆系统设计实例 图7.24 数字密码引爆器结构框图 数字密码引爆系统设计实例 次级电路分析与VHDL实现 受控部分电路设计 建立等待状态 准备操作状态 控制器部分电路设计 输入密码操作 引爆操作 预报警操作状态 图7.25 建立等待状态 数字密码引爆系统设计实例 图7.26 数字密码引爆器ASM图 数字密码引爆系统设计实例 图7.27 数字密码引爆器MDS图 图7.27 数字密码引爆器MDS图 数字密码引爆系统设计实例 为此，可以得到6个激励方程和有关输出方程如下： 数字密码引爆系统设计实例 * * * 数字系统设计 第7章 主要内容 7.1 数字系统设计概述 7.2 数字系统设计的常用工具 7.3 数字系统的实现方法 7.4 数字系统举例 常用工具ASM图和MDS图的描述方法； 硬件描述语言VHDL基本结构和设计方法、以及数字系统的实现方法。 本章重点 一、基本概念 7.1 数字系统设计概述 图7.1 数字系统组成框图 数字系统的组成 什么是数字系统 结构上的特点 二、设计的一般过程 自顶向下（Top-down）的设计方法 图7.2 自顶而下的方法 这里的“顶”指系统的功能； “向下” 指将系统由大到小、由粗到精进行分解，直至可用基本模块实现。 自顶向下设计方法的一般过程大致上可以分为五步 7.2 数字系统设计的常用工具 一、ASM图和MDS图描述方法 ASM图的基本符号和结构 ASM (Algorithmic State Machine Chart)图 由状态框、判别框（条件分支框）、条件输出框和输入、输出路径构成。 （a）ASM图状态框符号 （b）状态框组成的ASM图 图7.3 ASM图的状态框 状态框 一、ASM图和MDS图描述方法 判别框（条件分支框） （a）条件分支框符号 （b）条件分支表示法 图7.4 ASM图的条件分支框 一、ASM图和MDS图描述方法 判别框（条件分支框） （a）条件分支框符号 （b）条件分支表示法 图7.4 ASM图的条件分支框 （a）真值表图解分支法 （b）变量优先级分支法 图7.5 三个分支表示法 一、ASM图和MDS图描述方法 条件输出框 图7.6 具有条件输出框的ASM图 一、ASM图和MDS图描述方法 ASM图硬件实现 例7.1 已知ASM图如图7.7所示，用PLA阵列和一定数量的D触发器实现。 图7.7 经过状态图分配的ASM图 ASM图硬件实现 根据ASM图，确定存在几种状态 ASM图导出状态转换表 现 态 次 态 输 出 0 0 0