Eletrônica Digital II ELT013

Eletrônica Digital IIELT013 Engenharia de Computação

Aula 9 Máquinas de Estados Finitos ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 9 - Máquinas de Estados Finitos

Máquinas de Estados Finitos (1) • Procedimento formal para projeto de circuitos sequenciais • Funcionamento do circuito pode ser descrito por meio de uma lista bem definida de estados • Essa lista contem todos os estados possíveis do sistema e as condições necessárias para o sistema passar de um estado para outro • Valores de saída que o sistema deve produzir para cada estado Essa definição se parece com que? ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 9 - Máquinas de Estados Finitos

Máquinas de Estados Finitos (2) • Funcionamento do circuito pode ser descrito por meio de uma lista bem definida de estados ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 9 - Máquinas de Estados Finitos

Máquinas de Estados Finitos (2) • Essa lista contem todos os estados possíveis do sistema e as condições necessárias para o sistema passar de um estado para outro ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 9 - Máquinas de Estados Finitos

Máquinas de Estados Finitos (2) • Essa lista contem todos os estados possíveis do sistema e as condições necessárias para o sistema passar de um estado para outro • Valores de saída que o sistema deve produzir para cada estado ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 9 - Máquinas de Estados Finitos

Máquinas de Estados Finitos Vs. Contadores (1) Oras, qual é a diferença de um contador para uma máquina de estados finitos? Diagrama de transição de estados máquinas de estados Diagrama de transição de estados contador ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 9 - Máquinas de Estados Finitos

Máquinas de Estados Finitos Vs. Contadores (2) • Máquinas de Estado Finitos (FiniteStateMachine – FSM) • Controlam eventos • Cada estado armazena informação sobre o passado • Reflete mudanças desde a entrada em um estado no início do sistema, até o presente momento • Contador • Conta eventos Considerando essa comparação, qual a função do diagrama de estados da figura? Detectar uma sequência de três 1’s! ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 9 - Máquinas de Estados Finitos

Modelo para máquinas de estados finitos ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 9 - Máquinas de Estados Finitos

Diagrama de Transição de Estados • Para o exemplo mostrado: • Quatro estados (A, B, C e D) • Uma saída y • y = 0 quando em A, B ou C • y = 1 quando em D • Uma entrada x • Um clock (não mostrado) e um reset ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 9 - Máquinas de Estados Finitos

Modelo Simplificado de FSM • Lógica combinacional • Circuitos combinacionais e portas lógicas • Lógica sequencial • Circuitos sequenciais com todos os flip-flops • Clock e reset são aplicados neste bloco • PresentState – pr_state (entrada) • Bits armazenados nos flip-flops no momento atual • Next State– nx_state (saída) • Bits a serem armazenados por eles na próxima transição • nx_state é produzido na seção superior a partir do pr_state ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 9 - Máquinas de Estados Finitos

Máquinas de Mealy Vs. Máquinas de Moore • Máquina de Mealy • A saída da máquina depende do estado armazenado na mesma e das entradas do sistema • Projeto de máquinas de estado mais gerais • Máquinas de Moore • A saída depende somente do estado armazenado • Ex.: contadores convencionais não tem nenhuma entrada (exceto clock) ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 9 - Máquinas de Estados Finitos

Projeto de máquinas de estados ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 9 - Máquinas de Estados Finitos

Projeto de Máquinas de Estados • Etapa 1: Descreva o diagrama de transição de estados • Etapa 2: Escreva as tabelas-verdades para nx_state e para saída. Rearranje as tabelas-verdades substituindo os nomes dos estados pelo valores binários correspondentes • Lembrando do número mínimo de FF para realizar a implementação • Etapa 3: Extraia das tabelas verdade as expressões booleanas para nx_state e para a saída • Etapa 4: Desenhe o circuito correspondente colocando os FFD na seção inferior e a lógica combinacional para as expressões obtidas ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 9 - Máquinas de Estados Finitos

Exemplo 1 ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 9 - Máquinas de Estados Finitos

Exemplo 1 (1)Avaliação da máquina de estados • Contém três estados (A, B e C) • Saída (y) e uma entrada (x) • Quando no estado A • Produz y = 0 na saída • Permanece no estado A se x = 1 • Prossegue para estado B se x = 0 • Quando no estado B • Produz y = 0 na saída • Permanece no estado B se x = 0 • Prossegue para estado B se x = 1 • Quando no estado C • Produz y = x’ na saída • Prossegue para estado A se x = 0 ou x = 1 ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 9 - Máquinas de Estados Finitos

Exemplo 1 (2)Solução • Etapa 1: Descreva o diagrama de transição de estados ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 9 - Máquinas de Estados Finitos

Exemplo 1 (3)Solução • Etapa 2: Escreva as tabelas-verdades para nx_state e para saída • Etapa 2: Rearranje as tabelas-verdades substituindo os nomes dos estados pelo valores binários correspondentes ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 9 - Máquinas de Estados Finitos

Exemplo 1 (3)Solução • Etapa 2: Escreva as tabelas-verdades para nx_state e para saída • Etapa 2: Rearranje as tabelas-verdades substituindo os nomes dos estados pelo valores binários correspondentes Numeração dos estados. Estado A → 0 0 Estado B → 0 1 Estado C → 1 0 (se houvesse Estado D → 1 1) ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 9 - Máquinas de Estados Finitos

Exemplo 1 (4)Solução • Etapa 3: Extraia das tabelas verdade as expressões booleanas para nx_statee para a saída (y) ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 9 - Máquinas de Estados Finitos

Exemplo 1 (5)Solução • Etapa 3: Extraia das tabelas verdade as expressões booleanas para nx_statee para a saída (y) Estados que não utilizandos, logo não importa 0 ou 1 ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 9 - Máquinas de Estados Finitos

Exemplo 1 (6)Solução • Etapa 3: Extraia das tabelas verdade as expressões booleanas para nx_statee para a saída (y) ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 9 - Máquinas de Estados Finitos

Exemplo 1 (7)Solução • Etapa 4: Desenhe o circuito correspondente colocando os FFD na seção inferior e a lógica combinacional para as expressões obtidas ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 9 - Máquinas de Estados Finitos

Exemplo 2Detector de sequência ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 9 - Máquinas de Estados Finitos

Exemplo 2 (1) • Projete um circuito que detecte uma sequência de “111” • Por exemplo, para entrada “000111110011100” • A saída deve ser “000001110000100” • Etapa 1: Descreva o diagrama de transição de estados ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 9 - Máquinas de Estados Finitos

Exemplo 2 (2) • Etapa 2: Escreva as tabelas-verdades para nx_state e para saída ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 9 - Máquinas de Estados Finitos

Exemplo 2 (2) • Etapa 2: Escreva as tabelas-verdades para nx_state e para saída Como são quatro estados, são necessários dois flip-flops com entradas d0 e d1 e saídas q0 e q1 ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 9 - Máquinas de Estados Finitos

Exemplo 2 (2) • Etapa 2: Escreva as tabelas-verdades para nx_state e para saída ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 9 - Máquinas de Estados Finitos

Exemplo 2 (3) • Etapa 3: Extraia das tabelas verdade as expressões booleanas para nx_statee para a saída (y) ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 9 - Máquinas de Estados Finitos

Exemplo 2 (4) • Etapa 4: Desenhe o circuito correspondente colocando os FFD na seção inferior e a lógica combinacional para as expressões obtidas ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 9 - Máquinas de Estados Finitos

Exercícios Propostos ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 9 - Máquinas de Estados Finitos

Exercícios Propostos • Façam do livro Eletrônica Digital Moderna e VHDL Cap. 15 os exercícios similares aos exemplos apresentados (15.5 – 15.8) ELT013 - Eletrônica Digital II Aula 8 - Contadores - Parte II

Eletrônica Digital II ELT013