Fluxogramas

1. SISTEMAS DIGITAIS Fluxogramas Prof. Carlos Sêrro Alterado para lógica positiva por Guilherme Arroz

2. Fluxogramas • Em vez de diagramas de estado ou de tabelas de estados/saídas, existe uma forma alternativa de representação das máquinas sequenciais, mais compacta, que utiliza fluxogramas • Os fluxogramas contêm, para cada estado, apenas a informação que lhe é relevante • Importante quando o número de entradas/saídas é elevado Sistemas Digitais

3. Fluxogramas • Num fluxograma, em cada estado actual apenas se indicam • as saídas activas nesse estado (que dependem ou não dos valores nas entradas – Mealy ou Moore) • as transições relevantes para os estados seguintes, para as entradas com significado nesse estado • em vez de se indicarem todas as transições, como nos diagramas/tabelas de estados Sistemas Digitais

4. Fluxogramas • Num fluxograma • cada estado é representado por um rectângulo • as entradas vêm em losangos (decisões) • as saídas de Moore activas vêm indicadas nos rectângulos (estados) • as saídas de Mealy activas vêm indicadas em símbolos próprios, constituídos por rectângulos com extremidades arredondadas Sistemas Digitais

5. Exemplo • Vamos considerar a geração do fluxograma de uma máquina que controla os acessos a uma estrada de montanha estreita, que só deixa passar um carro de cada vez Sistemas Digitais

6. Exemplo • Existem • duas cancelas nos dois extremos do troço estreito (C1 e C2) • seis detectores (ou sensores) nas entradas (D1 a D6) • dois semáforos (S1 e S2) Sistemas Digitais

7. Exemplo • Admitimos que • os detectores (entradas) vêm a 1 quando forem pisados • as cancelas (saídas) são abertas quando geramos um nível 1 • os semáforos (saídas) ficam a verde quando geramos um nível 1 Sistemas Digitais

8. Exemplo • As cancelas estão normalmente fechadas, e os semáforos S1 e S2 normalmente em vermelho • Normalmente quer dizer quando não há passagem de viaturas Sistemas Digitais

9. Exemplo • Quando surge uma viatura, por exemplo do lado esquerdo, pisa o detector D1 • Se não houver nenhum carro a deslocar-se no troço estreito, o semáforo S1 passa a verde, a cancela C1 abre, e a viatura entra Sistemas Digitais

10. Exemplo • Logo que passa no detector D2, essa barreira é fechada, o semáforo volta a vermelho e a situação fica estável neste estado até a viatura sair da estrada Sistemas Digitais

11. Exemplo • Quando a viatura chega ao detector D3, a cancela C2 abre e permanece aberta até a viatura pisar o detector D4 • Então, a cancela fecha Sistemas Digitais

12. Exemplo • Se entretanto chegar uma viatura a qualquer dos lados, espera que a primeira saia e só então se inicia de novo o processo no mesmo sentido ou no sentido inverso, conforme o sentido de chegada da viatura Sistemas Digitais

13. Exemplo • No caso de chegarem duas viaturas ao mesmo tempo, dá-se prioridade ao sentido da esquerda para a direita • Esta hipótese simplifica o fluxograma, mas pode ser alterada (prioridades alternadas) Sistemas Digitais

14. Exemplo • Um diagrama de estados para esta máquina teria 64 transições a partir de cada estado porque há 6 entradas (os detectores) • Por isso, um fluxograma é mais interessante, uma vez que em cada estado se vai ter em conta apenas a ou as entradas relevantes para a evolução a partir desse estado Sistemas Digitais

15. Exemplo • Vamos desenhar o fluxograma de uma máquina de Moore • Mais tarde desenharemos o fluxograma de uma máquina de Mealy Sistemas Digitais

16. Exemplo • Consideremos um estado inicial, E0, em que a máquina espera que apareça uma viatura • Neste estado há 3 hipóteses • Não surge qualquer viatura, e ficamos em E0 • surge uma viatura em D1 e inicia-se o processo de atravessamento da esquerda para a direita • surge uma viatura em D5 e inicia-se o processo oposto Sistemas Digitais

17. Exemplo • No estado E0 espera-se por um dos detectores, com prioridade para D1 • No estado E1 abre-se a cancela C1 e coloca-se o semáforo S1 a verde • No estado E5 faz-se o mesmo para o outro lado Atravessamento da esq. para a dir. Atravessamento da dir. para a esq. Sistemas Digitais

18. Exemplo • Notar como no estado E0 as saídas (cancelas e semáforos) estão inactivos • Cancelas em baixo e semáforos a vermelho • Notar o comentário opcional (Espera) em E0 Sistemas Digitais

19. Exemplo • Nos estados E1 e E5 a outra cancela está em baixo, e o outro semáforo está vermelho (em ambos os casos, saídas inactivas) • Notar como, em cada estado, apenas se indicam as saídas activas Sistemas Digitais

20. Exemplo • Vejamos o fluxograma completo Sistemas Digitais

21. Exemplo Sistemas Digitais

22. Exemplo • No estado E1 espera-se que a viatura pise D2 Sistemas Digitais

23. Exemplo • No estado E2 a viatura já entrou na estrada de montanha, as cancelas estão fechadas e os semáforos estão vermelhos Sistemas Digitais

24. Exemplo • Não se sai deste estado enquanto a viatura estiver no troço estreito • Ou seja, enquanto não pisar D3 Sistemas Digitais

25. Exemplo • No estado E3 a viatura ainda está no troço de montanha mas já pisou o sensor D3 • A cancela C2 abre • Ficamos em E3 enquanto a viatura não pisar D4 Sistemas Digitais

26. Exemplo • No estado E4 espera-se que a viatura deixe de pisar D4 • Enquanto estiver a pisar D4, não se passa ao estado seguinte Sistemas Digitais

27. Exemplo • Entre o instante em que se entra em E4, com a viatura a começar a pisar D4, e o instante em que se sai de E4, quando deixa de pisar D4, decorrem alguns segundos • São muitos ciclos de relógio Sistemas Digitais

28. Exemplo • Ex: com um relógio de frequência 1 MHz (nem sequer é muito elevada), num segundo dão-se 106 voltas ao estado E4 • 1 µs para cada volta Sistemas Digitais

29. Exemplo • Este fluxograma é de uma máquina de Moore • As saídas dependem, em cada ciclo de relógio, apenas dos estados Sistemas Digitais

30. Exemplo • Vejamos agora o fluxograma de Mealy para o mesmo problema, mas com uma pequena alteração • no estado E1, o semáforo S1 fica activo (verde) apenas até o veículo abandonar o detector D1 • logo que isso acontece, o sinal volta a vermelho para impedir que um segundo veículo siga o primeiro Sistemas Digitais

31. Exemplo • Neste caso a saída S1 depende não só do estado E1 como da entrada D1 (saída de Mealy) • Outro tanto se passa no estado E5 com a saída S2 e a entrada D5 Sistemas Digitais

32. Exemplo • Símbolo de uma saída de Mealy Sistemas Digitais

33. Exemplo • Contraste entre uma saída de Mealy e uma saída de Moore num fluxograma Sistemas Digitais

34. Exemplo • Fluxograma de Mealy para a máquina que controlo os acessos ao troço de montanha Sistemas Digitais