時序邏輯分析

時序邏輯分析第1頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月電子科技大學(xué)光電信息學(xué)院陳德軍時序邏輯分析.時序邏輯的分類異步時序邏輯狀態(tài)機(jī)中觸發(fā)器不是都使用同一個時鐘同步時序邏輯狀態(tài)機(jī)中觸發(fā)器都使用同一個時鐘本教材以研究同步時序?yàn)橹鞯?頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月電子科技大學(xué)光電信息學(xué)院陳德軍同步時序邏輯分類時序邏輯的輸入即刻輸入(X)當(dāng)前狀態(tài)(Q)時序邏輯的輸出即刻輸入Y)下一個狀態(tài)(Q*)次態(tài)現(xiàn)態(tài)其中:根據(jù)即刻輸出的函數(shù)形式可以把同步時序邏輯分成兩類各個觸發(fā)器的輸出觸發(fā)沿來臨后各個觸發(fā)器的輸出Meely機(jī):Moory機(jī):Meely機(jī):即刻輸出不僅與輸出狀態(tài)有關(guān),而且還與即刻輸入有關(guān)Moory機(jī):即刻輸出只與輸出狀態(tài)有關(guān),而與即刻輸入無關(guān)第3頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月電子科技大學(xué)光電信息學(xué)院陳德軍時序邏輯的幾個重要方程輸出方程:Meely機(jī):Moory機(jī):組合邏輯方程,描述即刻輸出的方程激勵方程:組合邏輯方程,描述各個觸發(fā)器的輸入方程,它為當(dāng)前狀態(tài)和即刻輸入的函數(shù)狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程:當(dāng)前狀態(tài)(現(xiàn)態(tài))向下一個狀態(tài)(次態(tài))轉(zhuǎn)移所依據(jù)的方程時序邏輯方程,其實(shí)就是將觸發(fā)器的輸入方程——激勵方程帶入觸發(fā)器的特征方程后所得到的方程特征方程:觸發(fā)器輸入與其狀態(tài)更新之間所建立的方程第4頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月電子科技大學(xué)光電信息學(xué)院陳德軍時序邏輯的描述方式對時序邏輯的描述，其實(shí)就是對時序邏輯的輸出和狀態(tài)描述根據(jù)所得到的輸出方程和狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程，可以推出該時序邏輯的狀態(tài)轉(zhuǎn)移方式和相應(yīng)的輸出形式有如下的描述時序邏輯的方式：1、轉(zhuǎn)移/輸出表：輸入為觸發(fā)器更新前的輸出與即刻輸入輸出為觸發(fā)器更新后的輸出（由轉(zhuǎn)移方程得到）與即刻輸出（由輸出方程得到）2、狀態(tài)/輸出表：輸入現(xiàn)態(tài)與即刻輸入輸出為次態(tài)和即刻輸出（其實(shí)就是將轉(zhuǎn)移/輸出方程中轉(zhuǎn)移輸出用狀態(tài)來表示）3、轉(zhuǎn)移/輸出圖和狀態(tài)/輸出圖：將1，2中的轉(zhuǎn)移關(guān)系或者狀態(tài)關(guān)系用圖形的形式描述4、波形圖（時序圖、定時圖）：在已知時鐘和激勵輸入波形的前提下，將通過對轉(zhuǎn)移方程和輸出方程的討論而得到的觸發(fā)器輸出（狀態(tài)）和即刻輸出的波形第5頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月電子科技大學(xué)光電信息學(xué)院陳德軍時序邏輯分析步驟判斷meelyormoore各個觸發(fā)器的激勵方程各個觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程時序邏輯的輸出方程轉(zhuǎn)移表轉(zhuǎn)移/輸出表狀態(tài)/輸出表波形圖邏輯功能將激勵方程帶入到特征方程中時序邏輯可以沒有即刻輸出沒有輸出則該電路是moore機(jī)第6頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月電子科技大學(xué)光電信息學(xué)院陳德軍時序邏輯分析例題1-1Ex1：請分析下面的時序邏輯，并判斷該邏輯功能>DQQNENCLKCLK1、沒有即刻輸出，則該電路是moore機(jī)2、激勵方程3、狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程4、轉(zhuǎn)移表Q01EN010110Q*現(xiàn)態(tài)次態(tài)５、狀態(tài)表設(shè)Ｓ為該邏輯的狀態(tài)；如果Ｑ＝０，則為Ｓ０；如果Ｑ＝１，則為Ｓ１ＳＳ０Ｓ１EN01Ｓ０Ｓ*現(xiàn)態(tài)次態(tài)Ｓ１Ｓ１Ｓ０第7頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月電子科技大學(xué)光電信息學(xué)院陳德軍時序邏輯分析例題1-２５、狀態(tài)表設(shè)Ｓ為該邏輯的狀態(tài)；如果Ｑ＝０，則為Ｓ０；如果Ｑ＝１，則為Ｓ１ＳＳ０Ｓ１EN01Ｓ０Ｓ*現(xiàn)態(tài)次態(tài)Ｓ１Ｓ１Ｓ０６、狀態(tài)圖０１兩個狀態(tài)第一種畫法ＱＥＮ＝１ＥＮ＝１ＥＮ＝０ＥＮ＝０Ｓ０Ｓ１第二種畫法ＳＥＮ＝１ＥＮ＝１ＥＮ＝０ＥＮ＝０第三種畫法Ｓ０Ｓ１ＳＥＮＥＮＥＮ’ＥＮ’７、邏輯判斷Ｔ觸發(fā)器：ＥＮ＝０，狀態(tài)保持；ＥＮ＝１，狀態(tài)翻轉(zhuǎn)；第8頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月電子科技大學(xué)光電信息學(xué)院陳德軍時序邏輯分析例題2-1Ex2:請分析如下的時序邏輯電路,判斷其邏輯功能>DQQNCLK>DQQNCLKACPY做適當(dāng)?shù)臉?biāo)注FF1FF0Q1Q0D1D0Q1’Q0’1、該邏輯電路的輸出Y與輸入A有關(guān)，所以為meely型同步時序邏輯電路2、激勵方程3、狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程4、激勵方程第9頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月電子科技大學(xué)光電信息學(xué)院陳德軍時序邏輯分析例題2-25、轉(zhuǎn)移/輸出表10，0Q1Q0A0100011110Q1*Q0*，Y11，111，010，000，101，000，001，06、狀態(tài)/輸出表設(shè)S=Q1Q0為該狀態(tài)機(jī)的狀態(tài)；S1=00；S2=01；S3=11；S4=1000Q1Q0100111A/Y0/01/10/00/11/01/00/01/00/0SS0S3S1S2A/Y0/01/10/00/11/01/01/00/07、邏輯描述如果連續(xù)3個時鐘觸發(fā)沿A=0（或A=1）則輸出一個時鐘的Y=1Meely機(jī)的轉(zhuǎn)移表與狀態(tài)圖表示方式與moore機(jī)不同第10頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月電子科技大學(xué)光電信息學(xué)院陳德軍時序邏輯分析例題3-1CLKYFF2FF1FF0>ＪQQNＫCLK>ＪQQNＫCLK>ＪQQNＫCLKEx3:請分析如下的時序邏輯電路,判斷其邏輯功能并完成相應(yīng)的波形圖做適當(dāng)?shù)臉?biāo)注J0K0J1K1J2K2Q0Q0’Q1Q2Q2’1、由于沒有即刻輸入，則即刻輸出Y只隨狀態(tài)變化而變化，故該狀態(tài)機(jī)為moore機(jī)；2、激勵方程引腳懸空為輸入“1”3、狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程4、輸出方程Y第11頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月電子科技大學(xué)光電信息學(xué)院陳德軍時序邏輯分析例題3-25、轉(zhuǎn)移/輸出表Q2Q1Q0000Q2*Q1*Q0*Y001010011100101110111001010011100101110000000000000116、狀態(tài)圖Y輸出為現(xiàn)態(tài)的函數(shù)，而與即刻輸入無關(guān)與上一例題對比，看轉(zhuǎn)移輸出表和狀態(tài)圖有什么不同？000，0001，0010，0011，0100，0101，0110，1111，1Q2Q1Q0，Y該邏輯為一個模為7的計(jì)數(shù)器第12頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月電子科技大學(xué)光電信息學(xué)院陳德軍000，0001，0010，0011，0100，0111，1Q2Q1Q0，Y101，0110，17、波形圖：依據(jù)狀態(tài)轉(zhuǎn)移關(guān)系完成波形圖CPQ2Q1Q0Y上升邊觸發(fā)第13頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月電子科技大學(xué)光電信息學(xué)院陳德軍自啟動討論如果一個狀態(tài)機(jī)中每一個狀態(tài)通過某些途徑都可以進(jìn)入到其他任何一個狀態(tài)中，這樣的時序邏輯我們稱為能夠自行啟動否則，則稱為不能自啟動0123不能自啟動0123能自啟動第14頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月電子科技大學(xué)光電信息學(xué)院陳德軍轉(zhuǎn)移表達(dá)式的討論已知一個邏輯的轉(zhuǎn)移特性表為000001010011010011100000000111111111Q1Q0AB00011110Y00011110Q1*Q0*S0S1S2S3狀態(tài)圖的另外一種畫法S0,0S1,1S3,1S2,0A’AB’01狀態(tài)圖為：S0,0S1,1S3,1S2,0001011001011010001111000011011BA’B’A+B1狀態(tài)轉(zhuǎn)移表達(dá)式轉(zhuǎn)移表達(dá)式簡化了狀態(tài)圖，為分析和設(shè)計(jì)時序邏輯提供了方便狀態(tài)轉(zhuǎn)移表達(dá)式的二義性1、互斥性：從一個狀態(tài)出去的任意兩個狀態(tài)轉(zhuǎn)移表達(dá)式積為0；2、完備性：從一個狀態(tài)出去的所有轉(zhuǎn)移表達(dá)式之和為1；第15頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月電子科技大學(xué)光電信息學(xué)院陳德軍時序邏輯分析4Ex4：請分析下面的時序邏輯，并判斷其自啟動情況第16頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月電子科技大學(xué)光電信息學(xué)院陳德軍時序邏輯分析5Ex5：請分析下面的時序邏輯，并判斷其