ЛР6 - Дослідження кінцевих автоматів

Статті на тему

Теорія синхронних кінцевих автоматів. Автомати Мілі та Мура. Опис цифрових автоматів на Verilog

Структура курсу лабораторних робіт: Основи Verilog

1. Теоретичні відомості

Короткі теоретичні відомості з теорії кінцевих автоматів

У цій лабораторній роботі ми познайомимося з принципом роботи та способом реалізації синхронних кінцевих автоматів, що тактуються.«Кінцевий автомат» - це загальна назва послідовних схем. Слово«тактований» вказує на той факт, що елементи пам'яті в кінцевому автоматі (тригери) мають тактовий вхід. Слово«синхронний» означає, що всі тригери використовують один і той же тактовий сигнал. Стан такого кінцевого автомата змінюється тільки в момент часу, коли в тактовому сигналі відбувається перемикаючий перехід або, як кажуть, на черговому такті.

На малюнку 1 наведено загальну структуру синхронного кінцевого автомата, що тактується.

Малюнок 1. Структура тактованого синхронного кінцевого автомата Милі.

Пам'ять станів є набір з n тригерів, у яких зберігається поточний стан автомата. Усього є 2 n різних станів. Всі тригери підключені до загального джерела тактового сигналу, що дозволяє їм змінювати стан кожного такті тактового сигналу.

Наступний стан кінцевого автомата визначається логікою переходів F та є функцією поточного стану та вхідного впливу. Вихідні сигнали визначаються вихідною логікою G і залежать від поточного стану та вхідного впливу. Обидва блоки F та G є строго комбінаційними схемами. Послідовна схема, вихід якоїзалежить як від стану, і від входу, називається автоматом Милі. У деяких програмах вихід залежить лише від стану. Така схема називається автоматом Мура. Її загальна структура наведена малюнку 2.

Малюнок 2. Структура тактованого синхронного кінцевого автомата Мура.

Очевидно, що єдина різниця між цими двома моделями кінцевих автоматів полягає в тому, як виробляються вихідні сигнали. Насправді багато кінцеві автомати може мати виходи типу Милі і виходи типу Мура, тобто. мати змішану структуру.

2. Порядок виконання роботи

У лабораторній роботі ми створимо проект, який описує роботу кінцевого автомата, представленого малюнку 3.

Малюнок 3. Структура кінцевого автомата, що реалізується.

Автомат має три стани – A, B та С. Умовою переходу з одного стану в інший є значення, що приймається вхідними сигналамиInput1 таInput2. Вихідний сигналOutput1 встановлюється у стан логічної «1» лише тоді, коли кінцевий автомат перебуває у стані У. Опис вихідного модуля проекту виконано на поведінковому рівні.

1. Створіть новий проект у середовищі ModelSim.

2. Створіть вихідний файл кінцевого автомата на рівні поведінки:

---