LẬP TRÌNH HỆ THỐNG NHÚNG CƠ BẢN Chương 03: Mạch Tổ hợp P2 GV: Email: Nguyễn Ngọc Tú Tu.NN79@gmail.com Nội dung „ „ NNTu Trạng thái Hi-Z Các mạch tổ hợp Hệ Thống Nhúng - Embedded Systems (W 2008) Ngõ xuất trở kháng cao „ „ „ NNTu Hi-Impedance Cổng logic: ‰ 1,0 ‰ Không thể kết nối chung - BUS ‰ Truyền chiều Logic trạng thái có thêm trạng thái thứ 3: trở kháng cao Z/Hi-Impedance (Hi-Z) Có trạng thái Hi-Z : ‰ 1, Ỉ 1, 0, Hi-Z ‰ Kết nối chung nhiều tuyến ‰ Truyền chiều Hệ Thống Nhúng - Embedded Systems (W 2008) Hi-Z „ „ NNTu Thế trạng thái Hi-Z ? ‰ Hi-Z tương tự trạng thái mạch hở/khơng kết nối (disconnected) Hi-Z áp dụng cho cổng logic thường giới hạn trong: ‰ Bộ đệm trạng thái ‰ Cổng truyền liệu, Có thêm tín hiệu điều khiển Hệ Thống Nhúng - Embedded Systems (W 2008) Bộ đệm trạng thái „ „ „ „ NNTu IN data input, Ký hiệu EN control input EN = 0, giá trị ngõ Hi-Z IN OUT EN = 1, ngõ xuất có giá trị phụ thuộc X EN Variations: Bảng thật ‰ Ngõ vào IN dạng “tích EN IN OUT cực mức thấp” ‰ Tín hiệu điều khiển EN có X Hi-Z thể tích cực mức thấp 0 „ Dấu ‘o’ trước ký hiệu đầu 1 vào Hệ Thống Nhúng - Embedded Systems (W 2008) Phân giải trạng thái „ „ „ „ „ Nối đệm trạng thái B1 B0 tạo đầu OUT Giá trị đầu vào đệm dạng 0-1 Luật: ngõ bô đệm phải Hi-Z ? Tồn tổ hợp giá trị cho đầu ? Luật cho ngõ xuất OUT cho đầu dây ? ‰ Bao nhiêu tổ hợp ? NNTu Bảng trạng thái B1 B0 OUT Hi-Z Hi-Z Hi-Z 0 Hi-Z 1 Hi-Z Hi-Z Hi-Z Hệ Thống Nhúng - Embedded Systems (W 2008) Mạch logic trạng thái „ „ Hàm chọn liệu: s = Ỉ OL = IN0, ngược lại OL = IN1 Bộ đệm trạng thái: EN0 IN0 EN1 IN1 OL IN0 „ X 0 X 1 1 0 X 1 X X X X S EN0 OL IN1 EN1 EN0 = S , EN1 = S, hai đệm trạng thái Hi-Z NNTu Hệ Thống Nhúng - Embedded Systems (W 2008) Các cổng truyền liệu „ Chuyển mạch điện tử: kết nối không X C X TG C (a) Y C5 , C (b) Y X X C5 , C (c) TG Y Y 51 C (d) NNTu Hệ Thống Nhúng - Embedded Systems (W 2008) Các cổng truyền liệu (TG) „ „ „ NNTu Thông thường coi X ngõ vào, Y ngõ xuất C C ngõ điều khiển Như có đệm trạng thái sau: ‰ C = 1, Y = X (X = - 1) ‰ C = 0, Y = Hi-Z Phải đảm bảo nắm vững hoạt động thiết kế X, Y thay đổi vai trò cho chuyển liệu theo hai huớng Hệ Thống Nhúng - Embedded Systems (W 2008) Mạch TG „ Exclusive OR F = A + C A TG0 A C TG1 C F TG0 F 0 No path Path 0 Path TG1 No path 1 No path Path 1 Path (a) „ No path (b) Cơ sở thực mạch XOR dựa vào ngõ điều khiển NNTu Hệ Thống Nhúng - Embedded Systems (W 2008) 10 Cách Hiện thực khác „ „ TG MUX Dùng cổng thay 14/22/18 S0 S1 I0 TG (S0 0) TG (S1 0) I1 TG (S0 1) Y I2 TG (S0 0) TG (S1 1) I3 NNTu TG (S0 1) Hệ Thống Nhúng - Embedded Systems (W 2008) 53 Hàm Boolean - MUX „ „ Bất kỳ hàm n biến thực cách sử dụng 2n-1-to-1 MUX Ngõ SELECT phát sinh minterms hàm NNTu Hệ Thớng Nhúng - Embedded Systems (W 2008) 54 VD •F(X,Y,Z) = X’Y’Z + X’YZ’ + XYZ’ + XYZ = Σm(1,2,6,7) •n=3 ngõ vào, cần 22-to-1 MUX •n-1 (=2) đâu ̀ vao ̀ là dữ liêu ̣ NNTu Hệ Thống Nhúng - Embedded Systems (W 2008) 55 VD „ „ Xem F(A,B,C) = ∑m(1,3,5,6) Có thể thực mạch 4-to-1 MUX A , B S1S0 MUX NNTu Hệ Thống Nhúng - Embedded Systems (W 2008) 56 MUX A B C F 0 0 0 1 0 1 A=1, B=0, F=C 0 1 A=B=1, F=C’ 1 1 1 A=B=0, F=C A=0, B=1, F=C NNTu Hệ Thống Nhúng - Embedded Systems (W 2008) 57 MUX F(A,B,C) = ∑m(1,3,5,6) A B C C F C C’ NNTu Hệ Thống Nhúng - Embedded Systems (W 2008) 58 VD NNTu Hệ Thống Nhúng - Embedded Systems (W 2008) 59 VD: „ „ Thiết kế mạch chuyển mã 3bit Gray sang mã nhị phân Thấy X = C; Y,Z hàm chưa xác định NNTu Gray ABC 000 100 110 010 011 111 101 001 Hệ Thống Nhúng - Embedded Systems (W 2008) Binary xyz 000 001 010 011 100 101 110 111 60 VD „ Trình bày lại theo thứ tự „ Hàm Y Z thực 8-1 MUX: ‰ A,B,C tín hiệu chọn ‰ Y, Z ngõ ‰ Nối tín hiệu tương ứng Bảng thật tới ngõ vào NNTu Gray ABC 000 001 010 011 100 101 110 111 Hệ Thống Nhúng - Embedded Systems (W 2008) Binary xyz 000 111 011 100 001 110 010 101 61 VD 1 0 1 A B C „ D00 D01 D02 D03 D04 Out D05 D06 D07 S2 8-to-1 S1 S0 MUX 1 0 Y A B C D10 D11 D12 D13 D14 Out D15 D16 D17 S2 8-to-1 S1 S0 MUX Z Với ngõ vào cố định, mô hình tương tự ROM có bit địa bit liệu NNTu Hệ Thống Nhúng - Embedded Systems (W 2008) 62 MUX „ „ Hiện thực m hàm có n + ngõ vào bằng: ‰ M 2n-to-1-line MUX ‰ Cổng đảo Thiết kế: ‰ Xác định bảng thật ‰ Dựa vào n biến đầu vào, tách cặp dòng ‰ Với cặp, xác định hàm đơn giản ban đầu (0, 1, X, ) ‰ Xác định giá trị ngõ vào cố định tương ứng trị ‰ Sử dụng cổng đảo để thay đổi trị cần thiết NNTu Hệ Thống Nhúng - Embedded Systems (W 2008) 63 VD „ Phân phối bảng trị với ngõ vào: NNTu Gray ABC Binary xyz 000 000 001 111 010 011 011 100 100 001 101 110 110 010 111 101 y z F=C F=C F=C F=C F=C F=C F=C F=C Hệ Thống Nhúng - Embedded Systems (W 2008) 64 VD „ Gắn biến hàm liên quan tới ngõ vào MUX: C C C C C C A B „ „ „ D00 D01 D02 D03 S1 S0 C C C D10 D11 D12 D13 A B S1 S0 C Out 8-to-1 MUX Y Out Z 8-to-1 MUX Cách giảm nửa chi phí so với cách Gần tương tự ROM Có thể chia hàm phức tạp thành nhiều hệ thống nhỏ NNTu Hệ Thống Nhúng - Embedded Systems (W 2008) 65 MUX: cổng đa dụng „ OR, AND, NOT sử dụng 2-to-1 MUXs NOT OR AND x1 z = x1+ x1’x0 = x1x0’ + x1x0 + x1’x0 = x1 + x0 NNTu z = 0x + 1x’ = x’ Hệ Thống Nhúng - Embedded Systems (W 2008) z = x1x0 + 0x0’ = x1x0 66 Q/A NNTu Hệ Thống Nhúng - Embedded Systems (W 2008) 67 ... trị đầu vào đệm dạng 0-1 Luật: ngõ bô đệm phải Hi-Z ? Tồn tổ hợp giá trị cho đầu ? Luật cho ngõ xuất OUT cho đầu dây ? ‰ Bao nhiêu tổ hợp ? NNTu Bảng trạng thái B1 B0 OUT Hi-Z Hi-Z Hi-Z 0 Hi-Z... (W 2008) 27 Hàm Boolean bằng Bộ giải mã „ „ „ Bất kỳ mạch tỗ hợp xây dựng Bộ giải mã cổng OR ? Ví dụ: Mạch cộng đầy đủ Với bit mạch cộng có X, Y, Z đầu vào: ‰ ‰ „ S(X,Y,Z) = X+Y+Z = Σm(1,2,4,7)... XXXXXXX ?? NNTu Hệ Thống Nhúng - Embedded Systems (W 2008) 18 Bộ giải mã (Decoder) „ „ „ Mạch tổ hợp chuyển đổi số nhị phân từ n ngõ vào mã hóa sang tối đa 2n ngõ Ỉ n-to- 2n decoder n-to-m