PPT《第五章 典型电路设计》

第五章 典型电路设计 5.

1 数字系统的设计方法5.2 有限状态机的设计 5.1.1 数字系统的组成 数字系统分为两个部分――数字处理器和控制器 控制器:负责规定算法的步骤,在每一个计算步骤给数据处理器发出命令信号,同时接收来自数字处理器的状态变量,确定下一个计算步骤,以确保算法按正确的次序实现. 数字处理器:由寄存器和组合电路组成.寄存器用于短暂存储信息,组合电路实现对数据的加工和处理. 5.1.2 数字系统的设计方法 自顶向下法 自顶向下(top to down)法是一种从抽象定义到具体的实现,从高层次到低层次逐步求精的分层次、分模块的设计方法,它是数字系统设计中最常用的设计方法之一.该设计方法的具体实施过程是:首先根据系统的总体功能要求,进行系统级设计;

然后按照一定的标准将整个系统划分成若干个子系统;

接着将各个子系统划分为若干功能模块,针对各模块进行逻辑电路级设计. 5.1.3 数字系统的设计过程 数字系统设计分为系统级设计和逻辑级设计两个阶段.系统级设计:在详细了解设计任务的基础上,确定顶层系统的方案 ;

描述系统功能,设计算法(MDS图、ASM图);

逻辑级设计:根据算法选择电路结构;

设计验证(仿真、测试)和设计实现;

(EDA软件) 5.1.4 数字系统的描述方法( MDS图) 备有记忆文档的状态图(MDS)备有记忆文档的状态图MDS(Memonic Documented Diagrams),又称为助记状态图.它是1980年由美国人William Fletcher 提出的一种系统设计方法.MDS图可以描述出整个数字系统的逻辑关系,并且与硬件有良好的对应关系.MDS图可以清楚地反映出所要设计部分的电路应提供的状态数、各个状态之间的转换必须符合的条件以及在状态转换时需要哪些输入信号、何时产生输出信号、输出信号的输出方式等,以便设计者依照MDS图方便地设计出符合数字系统要求的逻辑电路. 5.1.4 数字系统的描述方法( MDS图)

1、 MDS图的表示方法MDS图用圆圈表示状态,圆圈内的符号表示状态名称,圆圈外的符号或者逻辑表达式表示输出MDS图用定向线表示状态转换方向,定向线旁的符号或者逻辑表达式表示状态转换条件.

2、 MDS图的常用符号及含义 例:利用MDS图设计一个汽车尾灯控制电路.其中:(1)RC为右灯亮控制输入,LC为左灯控制输入,RLC为左右灯同时亮输入;

(2)RD为右灯亮输出,LD为左灯亮输出;

(3)CP为状态时钟输入. 设计步骤:(1)设计分析和状态编码,状态表 DD 错误控制

1 1

1 1

1 1

0 1

1 1 DD 左右灯亮

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1 1

1 0

1 0

1 1 BCD 左灯亮右灯亮左右灯亮

1 0

0 1

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1 0

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1 0

0 0

1 A 左右灯灭

0 0

0 0

0 状态说明输出LD RD 输入 LC RC LRC 设计步骤:(2)汽车尾灯控制的MDS图ABDCLD↑↓ RD↑↓ LD↑↓ RD↑↓ 设计步骤:(3)汽车尾灯控制的VHDL设计 LIBRARY IEEE;

USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;

ENTITY qcwd ISPORT( CP: IN STD_LOGIC;

LC,RC,LRC:IN STD_LOGIC;

LD,RD: OUT STD_LOGIC);

END qcwd;

ARCHITECTURE a OF wcwd IS TYPE STATE IS (A,B,C,D);

BEGIN PROCESS(CP)VARIABLE pstate : STATE;

BEGINCASE pstate IS WHEN A=> IF (((NOT LC) AND (NOT RC) AND (NOT LRC))='1') THENpstate:=A;

LD