典型电路设计PPT课件

pstate:=C; LD<=‘0’;RD<=‘1’;
ELSIF (( LRC OR ( LC AND RC )) =‘1’) THEN
pstate:=D; LD<=‘精品1’;RD<=‘1’;
WHEN B=>
IF (((NOT LC) AND (NOT RC) AND (NOT LRC))=‘1’)
该设计方法的具体实施过程是： 首先根据系统的总体功能要求，进行系统级设计； 然后按照一定的标准将整个系统划分成若干个子 系统； 接着将各个子系统划分为若干功能模块，针对各 模块进行逻辑电路级设计。
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5.1.3 数字系统的设计过 程
数字系统设计分为系统级设计和逻辑级设计两个阶段。
系统级设计： 在详细了解设计任务的基础上，确定顶层系统的方 案； 描述系统功能，设计算法（MDS图、ASM图）；
第五章 典型电路设计
5.1 数字系统的设计方法 5.2 有限状态机的设计
5.1.1 数字系统的组成
数字系统分为两个部分——数字处理器和控制器
输入信号
控制器
状态信号 控制信号
输入数据 数字处理器 … 数字处理器 … 输出数据
数字处理器
控制器：负责规定算法的步骤，在每一个计算步骤给数据 处理器发出命令信号，同时接收来自数字处理器的状态变 量，确定下一个计算步骤，以确保算法按正确的次序实现。
MDS图可以描述出整个数字系统的逻辑关系，并且 与硬件有良好的对应关系。
MDS图可以清楚地反映出所要设计部分的电路应提 供的状态数、各个状态之间的转换必须符合的条件以及 在状态转换时需要哪些输入信号、何时产生输出信号、 输出信号的输出方式等，以便设计者依照MDS图方便地 设计出符合数字系统要求的逻辑电
LD↑↓
B A C LC•RC•LRC LC•RC•LRC
RD↑↓
PROCESS(CP)
LC•RCLRC
VARIABLE pstate : STATE; BEGIN
CASE pstate IS
D LD↑↓ RD↑↓
WHEN A=>
IF (((NOT LC) AND (NOT RC) AND (NOT LRC))=‘1’)
LIBRARY IEEE； USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; ENTITY qcwd IS
PORT( CP: IN STD_LOGIC; LC,RC,LRC:IN STD_LOGIC; LD,RD: OUT STD_LOGIC);
END qcwd;
ARCHITECTURE a OF wcwd IS TYPE STATE IS (A,B,C,D);
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Si Z↓： 表示 进入 状态Si时， 输出 信号Z变为 无 效。若Z 的有 效电 平已 经确 定， 则 可在Z旁 边 注明。 例如 ： Z为 高有 效， 则 用Z=H↓来替代Z↓。
Si Z↑↓ ： 表 示进 入状态Si时， 输 出信号Z变为 有效 ， 退 出 状态Si时， Z变 为无 效。 若Z的 有效 电平 已经 确定 ，则 可在Z旁 边注明。例如：Z为高有效，则用Z=H↑↓来替代Z↑↓。
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设计步骤： （1）设计分析和状态编码，状态表
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设计步骤： （2）汽车尾灯控制的MDS图
LC•RC•LRC
LD↑↓
LC•RC•LRC LC•RC•LRC
B
A
C
LC•RC•LRC LC•RC•LRC
LC •RC LRC LC•RC•LRC
RD↑↓
D
LD↑↓ RD↑↓
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设计步骤： （3）汽车尾灯控制的VHDL设计
Si ：表示状态Si。 Si Sj ：表示状态Si无条件地转换到Sj，即只要系统时 钟的有效沿到来，状态从Si无条件地转换到Sj。 Si T Sj ：表示在满足条件T的情况下，状态Si转换到Sj； 转换条件T可以是一个变量，也可以是一个较为复杂的布尔代数 表达式。 需要指出， 该状态的转换必须在系统时钟有效沿的作用下 实现。 Si Z↑：表示进入状态Si 时，输出信号Z变为有效。若Z 的有效电平已经确定，则可在Z旁边注明。例如：Z为高有效，则 用Z=H↑来替代Z↑。
Si Z↑↓=Si· T： 表示 如果 条件T满 足， 则进 入状态Si时， 输出信号Z变为有效；退出状态Si时，Z变为无效。
Si*T ： 表示T是一 个异 步输 入， 而Si是在异步 输入T的 作 用下才退出这一状态。
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例：利用MDS图设计一个汽车尾灯控制电路。 其中: （1）RC为右灯亮控制输入，LC为左灯控制输入，RLC 为左右灯同时亮输入； （2）RD为右灯亮输出，LD为左灯亮输出； （3）CP为状态时钟输入。
逻辑级设计： 根据算法选择电路结构； 设计验证(仿真、测试)和设计实现；（EDA软件）
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5.1.4 数字系统的描述方法（ MDS图）
备有记忆文档的状态图(MDS)
备有记忆文档的状态图MDS(Memonic Documented Diagrams)，又称为助记状态图。
它是1980年由美国人William Fletcher 提出的一种系 统设计方法。
数字处理器：由寄存器和组合电路组成。寄存器用于短暂 存储信息，组合电路实现对数据的加工和处理。
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5.1.2 数字系统的设计方 法
自顶向下法
自顶向下(top to down)法是一种从抽象定义到具体 的实现，从高层次到低层次逐步求精的分层次、分模 块的设计方法，它是数字系统设计中最常用的设计方 法之一。
THEN
pstate:=A; LD<=‘0’;RD<=‘0’;
ELSIF (( LC AND (NOT RC) AND (NOT LRC))=‘1’) THEN
pstate:=B; LD<=‘1’;RD<=‘0’;
ELSIF (((NOT LC) AND RC AND (NOT LRC))=‘1’) THEN
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5.1.4 数字系统的描述方法（ MDS图）
1、 MDS图的表示方法 MDS图用圆圈表示状态，圆圈内的符号表示状态名
称，圆圈外的符号或者逻辑表达式表示输出 MDS图用定向线表示状态转换方向，定向线旁的符
号或者逻辑表达式表示状态转换条件。
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2、MD MSD图 S常 图用 的符 常号 用及 符含 号义 及如含下义：