第九章 数字系统设计课件.ppt

第九章数字系统设计数字系统设计概述ASM图、MDS图以及ASM图至MDS图的转换数字密码***系统设计数字系统设计实例小结精品一、数字系统基本组成第一节数字系统设计概述控制器电路电脑受控电路计数运算逻辑运算应答信号控制信号系统核心(最小)输入输出接口数据输出存储器数据输入注:规模庞大并不意味是一个系统,如存储器,只是一个功能部件。也许由几片MSI构成的电路,包括控制器和受控器就是数字系统。精品二、传统数字系统设计方法试凑法:由真值表、卡诺图、布尔方程、状态表和状态图描述电路的功能。小规模规模较大试凑法:凭借设计者的经验试凑法:不合适寻找更合适的设计方法可以第一节数字系统设计概述精品三、现代数字系统设计方法从上至下(fromtoptodown):优点:第一节数字系统设计概述设计者从整个系统逻辑出发,进行最上层的系统设计,而后按一定的原则将全局系统分成若干子系统,逐级向下,再将每个子系统分为若干个功能模块、子模块、基本模块。适合大规模数字系统设计,使得设计步骤之间相互联系越来越紧密、协调,以求数字系统获得良好的性能和正确的结果。BCA上层模块A分解分解E下层模块CB中间层次模块EC&上下DB&&D&&=1&=1&=1&&&&=1精品四、现代数字系统设计流程计算机辅助分析与设计(CAD)早期电子设计自动化(EDA)近期EDA工具从上层系统级开始,对电路功能描述,从上至下地跨越各个层次完成整个设计。第一节数字系统设计概述设计者系统划分芯片功能验证逻辑验证近几年来,划分、综合、验证都由EDA完成。EDA软件还在优化、发展,使从上至下的设计方法得到广泛的应用。概念设计系统设计和描述子系统功能描述综合逻辑描述系统验证精品第二节ASM图、MDS图以及ASM图至MDS图的转换一、ASM图ASM(AlgorithmicStateMachine)算法流程图,建立ASM图是数字系统的关键步骤。,但ASM图有时间序列,即每隔规定的数量脉冲转到下一状态。(1)状态框名称101IN←XAC←0Sr=1000(P)001(Q)010(R)每隔规定的数量脉冲转到下一状态。精品当控制算法存在分枝时,次态不仅决定于现态,还与现态的外输入有关。表示条件分枝的符号用菱形表示。(2)条件分枝框(判断框)X10(A)(B)(C)X10(3)条件输出框(P)(Q)(R)X10Z1Z2上述三种符号构成了ASM图所需要的基本符号。第二节ASM图、。例:已知ASM图如图所示,用PLA阵列和一定数量的D触发器实现。(P)(Q)(R)X10Z1Z2001011(1)ASM图有三个状态,故有两个状态变量Q2Q1。(2)一个外输入X、两个输出Z1和Z2,两个D触发器。(3)下面分析状态转换表。精品现态次态输出Q2Q1XQ2n+1Q1n+1Z1Z201☓00100010☓11☓输出方程:XQQXPZQQPZ122121====)()(10100001001010010000驱动方程:XQQDQQQDQ1211n21221n2====++由此可得PLA硬件逻辑图Q11DQ21DCPXXZ1Z2PLA实现图C1C1精品Si二、,状态Si在条件E下转换到状态SjE可以是积项,布尔表达式等。只要时钟CP的有效沿到来,表示状态Si无条件转换到状态Sj。MDS图与状态图十分相似,且扩展了状态图的功能,又简练了状态图。MDS图表现设计过程时,方便清晰,具有较大的灵活性。SiSjE表示进入状态Si时,输出Z变成有效表示进入状态Si时,输出Z变成无效。表示进入状态Si时,输出Z有效;退出时,输出Z无效。Z↑SiZ↓SiZ↑↓SiZ↑↓=Si•ESi如果条件E满足,进入状态Si时,输出Z有效;退出时,输出Z无效。SiSj精品