Устройство сбора данных (стр. 2 из 2)
Синтез управляющего устройства
УСД состоит из двух основных узлов: операционного узла (ОУ) и узла управления (УУ). ОУ - это устройство, в котором непосредственно выполняются операции, реализуемые процессором. В нашем примере на входы ОУ поступают данные с выхода АЦП, представленные в виде параллельного двоичного кода, а преобразования, осуществляемые в ОУ, состоят в приеме этих данных из того или иного аналогового канала и пересылки их в требуемые ячейки оперативной памяти.
УУ в определенной последовательности формируют управляющие сигналы yl, у2..... и с их помощью координирует работу элементов схемы ОУ, обеспечивая в нем требуемую обработку информации. Под действием каждого из этих сигналов в элементах ОУ производятся некоторые элементарные действии, называемые микрооперациями. К числу таких действий, например, относятся разрешение записи данных в память, приведение в исходное состояние счетчика и т. п.
В каждый тактовый период синхроимпульсов в ОУ может выполняться одна или несколько независимых друг от друга микроопераций в различных элементах схемы. Набор микроопераций, выполняемых в ОУ одновременно (в одном такте), называется микрокомандой (МК), т.е. для управления всеми микрооперациями достаточно выдачи из УУ одного сигнала, который далее разветвляется по всем соответствующим направлениям. При необходимости управления микрооперацией сигналом «0», а МК = 1, в цепь передачи устанавливается инвертор.
УУ работает под действием команд - двоичных кодов, подаваемых на входы Z1, Z2... На входы XI, Х2... УУ поступают осведомительные сигналы, иначе называемые условиями или признаками, которые формируются ОУ и влияют на последующие значения управляющих сигналов Y, определяя тем самым последующие этапы преобразования операндов в зависимости от результатов, полученных в ОУ при выполнении предыдущей микрокоманды.
Абстрактный синтез УУ
На основе изложенного выше описания цикла сбора данных составляем блок-схему алгоритма функционирования:
Рис. 4
Анализ алгоритма показывает, что микрооперации y1, y2, а также y3, y4, y5 и y6, y7, y8 не зависят друг от друга и могут выполняться одновременно в одном такте. Следовательно, эти микрооперации в группах можно объединить в микрокоманды. Затем следует произвести разметку получившейся блок-схемы. Начало и конец блок-схемы обозначим a0, что соответствует исходному состоянию управляющего автомата. Вход каждого блока, следующего за операторными блоками, которые имеют прямоугольную форму, помечаем символами a1, a2, a3, соответствующими последующим состояниям УУ.
Рис.5
Далее на основе произведенной разметки блок- схемы алгоритма строится граф функционирования УСД. Каждому из состояний управляющего автомата соответствует узел графа, дугами графа изображаются переходы автомата из одного состояния в другое, причем возле каждой дуги указывается условие перехода X и выполняемая на данном тактовом интервале микрокоманда Y.
Рис.6
Этап структурного синтеза УУ
Управляющее устройство состоит из комбинационного цифрового устройства (КЦУ) и из запоминающего устройства (ЗУ), которое в свою очередь состоит из двух JK триггеров:
Рис.7
Эта схема содержит КЦУ и ЗУ, состоящее из двух RS – триггеров. Как известно, для обеспечения перехода RS из состояния a(t) в новое состояние a(t+1), на входе R и S нужно подавать определенные сигналы возбуждения. Набор таких сигналов показан в таблице 3.
| Q(t) | Q(t+1) | S(t) | R(t) |
| 0 | 0 | 0 | - |
| 0 | 1 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | - | 0 |
Сигналы XI, Х2, Q1, и Q2 выступают в роли аргументов, а сигналы J1, K1, J2, К2, являются логическими функциями, которые должен реализовывать КЦУ1. Y1, Y2, Y3 являются логическими функциями, которые должен реализовывать КЦУ2.
Таблица 4
| Q2 | Q1 | X2 | X1 | Q2’ | Q1’ | S2 | R2 | S1 | R1 | ||
| b0 | 0 | 0 | - | - | b1 | 0 | 1 | 0 | - | 1 | 0 |
| b1 | 0 | 1 | - | - | b2 | 1 | 1 | 1 | 0 | - | 0 |
| b2 | 1 | 1 | - | 01 | b2b3 | 11 | 10 | - | 0 | -0 | 01 |
| b3 | 1 | 0 | 01 | - | b2b0 | 10 | 10 | -0 | 01 | 10 | 0- |
Далее при помощи карт Карно находим нормальные минимальные дизъюнктивные формы для функций:
S2 = Q1
R2 = x2*Q1
S1 = Q2vX2*Q1
R1 = X1*Q1*Q2
На основании полученных с помощью карт Карно выражений построим обобщенную схему КЦУ в базисах И-ИЛИ (рис. 8).
Список литературы
Колотушкин Р.И. Методические указания для курсового проектирования «Устройство сбора данных». М., Инсвязьиздат, 2001.