Розробка цифрових засобів ПЛІС в інтегрованому середовищі проектування MAX+PLUS II (стр. 10 из 14)
Таблиця дійсності, що відображає роботу мультиплексора з двома адресними входами має наступний вигляд (табл. 7.4.1).
Табл. 7.4.1. Таблиця дійсності для мультиплексора з двома адресними входами
| E | A1 | A0 | Q |  |
| 1 | х | x | 0 | 1 |
| 0 | 0 | 0 | D0 |  |
| 0 | 0 | 1 | D1 |  |
| 0 | 1 | 0 | D2 |  |
| 0 | 1 | 1 | D3 |  |
В даній таблиці враховано, що мультиплексор зазвичай має додатковий інверсний вихід
і вхід дозволу роботи Е (в програмах мовою AHDL вхід дозволу роботи, по прикладу примітивів тригерів, має ім’я ENA). Якщо на вхід дозволу роботи Е подається активний логічний сигнал (Е=1), вихідний сигнал мультиплексора постійний і не залежить від його вхідних сигналів.Функція алгебри логіки, що описує роботу мультиплексора має вид:
. (1)Логічна схема мультиплексора, що відповідає наведеній функції алгебри логіки та умовне позначення мультиплексора на прикладі ІС (інтегральна схема) 555КП7 показані на рис. 7.4.1 а, б.
а) б)
Рис. 7.4.1. Логічна схема мультиплексора (а) і його умовне графічне позначення (б)
При передачі інформації від кількох джерел по звичайному каналу з розподілом в часі потрібні не тільки мультиплексори, але й пристрої оберненого призначення, що розподіляють інформацію, отриману з одного каналу поміж кількох приймачів. Таку задачу вирішують демультиплексори.
В інтегрованому середовищі MAX+PLUS II за допомогою мови AHDL мультиплексор може бути описаний двома методами:
1) таблицею дійсності;
2) на поведінковому рівні.
Описання пристрою за допомогою таблиці дійсності найбільш просте, адже вимагає знання проектувальником лише таблиці дійсності мультиплексора. Об’єм отриманої програми, порівняно з об’ємом програми описання на поведінковому рівні, має значно менший розмір, але архітектура (логічна схема) самого пристрою залишається проектувальнику невідомою.
Фахівець обирає метод описання виходячи з технічного завдання, заданого об’єму програми, кількості елементарних вентилів на мікросхемі та власного досвіду.
В даній дипломній роботі приклади описання мультиплексора, що має два адресних, чотири інформаційних входи і один вхід дозволу роботи наведено і за допомогою таблиці дійсності, і на поведінковому рівні.
7.4.2 Демультиплексор
Демультиплексором називається комбінаційний логічний пристрій, призначений для керування передачею даних від одного джерела інформації до декількох вихідних каналів. Відповідно до визначення, демультиплексор в загальному випадку має один інформаційний вхід, n адресних входів і 2n виходів. Таблиця дійсності, що описує роботу демультиплексора з двома адресними входами і входом дозволу роботи Е, має вид (табл. 7.4.2):
Табл.7.4.2. Таблиця дійсності для демультиплексора з двома адресними входами
| E | A1 | A0 | Q0 | Q1 | Q2 | Q3 |
| 1 | x | X | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 0 | 0 | 0 | D | 0 | 0 | 0 |
| 0 | 0 | 1 | 0 | D | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | D | 0 |
| 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | D |
Даній таблиці відповідає наступна функція алгебри логіки:
(2)На рис. 7.4.2,а наведена логічна схема демультиплексора, що задовольняє функції алгебри логіки (2), а на рис. 7.4.2,б показано його умовне графічне зображення.
а) б)
Рис. 7.4.2. Логічна схема демультиплексора (а) і його умовне графічне позначення (б)
7.4.3 Шифратор
Шифратором, або кодером називається комбінаційний логічний пристрій для перетворення чисел з десяткової системи відліку до двійкової. Входам шифратора послідовно присвоюються значення десяткових чисел, тому подача активного логічного сигналу на один з входів сприймається шифратором як подача відповідного десяткового числа. Цей сигнал перетворюється на виході шифратора в двійковий код. Відповідно до сказаного, якщо шифратор має n виходів, то число його входів повинно бути не більше за 2n. Шифратор, що має 2n входів і n виходів, називається повним. Якщо число входів шифратора менше за 2n, то він називається неповним.
Розглянемо роботу шифратору на прикладі перетворювача десяткових чисел від 0 до 9 в двійково-десятковий код. Таблиця дійсності, що відповідає даному випадку має вигляд (табл. 7.4.3).
Так як число входів даного пристрою менше за 2n = 16, то ми маємо неповний шифратор. Використовуючи таблицю для Q3, Q2, Q1, Q0, стає можливо записати наступні вирази:
Q3 = x8 + x9;
Q2 = x4 +x5 + x6 +x7;
Q1 = x2 + x3 +x6 + x7; (3)
Q0 = x1 + x3 +x5 +x7 +x9.
Табл. 7.4.3. Таблиця дійсності для перетворювача десяткових чисел від 0 до 9 в двійко-десятковий код
| x9 | x8 | x7 | х6 | x5 | x4 | x3 | x2 | x1 | x0 | Q3 | Q2 | Q1 | Q0 |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 |
| 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 |
| 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 |
| 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 |
| 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 |
Отримана система (3) характеризує роботу шифратора. Логічна схема пристрою, що відповідає системі (3) показана на рис. 7.4.3.
Неважко помітити, що в шифраторі даного типу сигнал, що подається на вхід x0 не використовується. Тому відсутність сигналу на будь-якому з входів x0, x1 трактується схемою як наявність нульового сигналу.
Рис. 7.4.3. Логічна схема шифратору десяткових чисел
Основний напрямок використання шифратора в цифрових системах – введення початкової інформації з клавіатури.
При натисканні будь-якої клавіші на відповідний вхід шифратора подається сигнал “логічна одиниця”, який і перетворюється потім в двійково-десятковий код. Варіант пристрою введення інформації показано на рис. 7.4.4.
Рис. 7.4.4. Пристрій введення інформації з клавіатури
В інтегрованому середовищі MAX+PLUS II за допомогою мови AHDL шифратор може бути описаний двома методами:
3) емульованою, за допомогою оператора CASE, таблицею дійсності;
4) на поведінковому рівні.
Описання пристрою, емульованою за допомогою оператора CASE, таблицею дійсності найбільш просте, адже вимагає знання проектувальником лише таблиці дійсності шифратору. Об’єм отриманої програми, порівняно з об’ємом програми описання на поведінковому рівні, має значно менший розмір, але архітектура (логічна схема) самого пристрою залишається проектувальнику невідомою.
Фахівець обирає метод описання виходячи з технічного завдання, заданого об’єму програми, кількості елементарних вентилів на мікросхемі та власного досвіду.
В даній дипломній роботі наведено приклади описання шифратора 10 на 4 і за допомогою таблиці дійсності, і на поведінковому рівні.
7.4.4 Дешифратор
Дешифратором, або декодером називається комбінаційний логічний пристрій для перетворення чисел з двійкової системи відліку до десяткової. Відповідно до визначення дешифратор відноситься до класу перетворювачів коду. Розуміється, що кожному двійковому числу ставиться у відповідність сигнал, що формується на виході пристрою. Таким чином, дешифратор виконує операцію, обернену стосовно шифратора. Якщо число адресних входів дешифратора n пов’язано з числом його виходів m співвідношенням m = 2n, то дешифратор називають повним. В оберненому випадку, якщо m < 2n, дешифратор називають неповним.