Cours 5 : Bascules, Registres, Compteurs, Mémoires q Bascules – Bascule RS asynchrone Reset Set – Bascule Synchrone R S T – Bascule JK, Toggle, bascule D q Registres – – – – q Registre parallèle Registre sérialisé Registre à décalage Codeur : Opération inverse d’un décodeur Compteur – Compteur – Décompteur – Timer q •Circuit asynchrone : les sorties réagissent immédiatement aux variations des entrées •Circuits synchrones : les sorties se positionnent sur un signal d’horloge Mémoire – Circuit mémoire – Banc mémoire PDF Creator - PDF4Free v2.0 http://www.pdf4free.com Bascule Asynchrone : la bascule R S Reset (mise à 0) Set (mise à 1) Ä Une circuit asynchrone, est une bascule dont la sortie évolue dès lors qu’un changement a lieu sur l’une des entrées Asynchrone, active bas R Q R Q S Q S Q R Ø Asynchrone, active haut R Q Q Exemple de circuit a Q b Q S S a Table de vérité b Ø Une seule bascule asynchrone, la bascule RS PDF Creator - PDF4Free v2.0 R S Qt Qt+ Fonction R S Qt Qt+ Fonction 1 1 Qo Qo Mémoire 0 0 Qo Qo Mémoire 1 0 Qo 1 Mise à 1 0 1 Qo 1 Mise à 1 0 1 Qo 0 Mise à 0 1 0 Qo 0 Mise à 0 0 0 Interdit 1 1 http://www.pdf4free.com Interdit Bascule synchrone : exemple du latch R S T sur niveau 1 La sortie évolue quand le signal d’horloge est actif soit sur niveau, soit sur front Q v2 ee Registre sur front descendant PD at or re C F PD .p w w w :// Q Q R Q Clk Q S F4 Fr 4 R T S S R Q Clk Q S Fonctionnement : • Signal d’horloge actif à bascule RS •Absence de signal actif d’horloge à mémoire Chronogramme : T R S Q bas cule RS Registre sur front montant .0 4 Latch déclenché sur niveau bas Q Q mém oire bas cule RS mém oire bas cule RS mém oire 4 Q T tp R T S df 4f Latch déclenché sur niveau haut ht 4 re e .c om R Bascule Synchrone J K J S T R Q T Q K J K Qo Qo 0 0 X X 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 0 0 1 S 0 0 0 0 1 0 1 Bascule T : Toggle J Q Q 1 K T K T Q Q J T Q R fonction Q Q fonction 0 Mémo X X Mémoire 1 Reset 0 1 Reset 0 Mémo 0 1 0 Mémo 1 0 0 Set 1 0 Set 1 Reset 0 1 Inversion 0 Set 1 0 Chronogramme : D Q T Q Q Q Fonctionnement: La sortie change d’état à chaque apparition d’un front actif d’horloge Exemple :Décompteur 4 bits T a0 a0 T Q a1 Q a2 T Q a3 a0 T a1 J a2 K Inver Inver Set Mem Reset Inver Inver Mem Set Set Mem a3 a3 a2 a1 a0 0 15 14 13 12 11 10 Q PDF Creator - PDF4Free v2.0 http://www.pdf4free.com 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 15 14 13 Bascule D : Latch état Haut D Q J D Q T K T Circuit Q T 4 T 0 1 1 D X 1 0 J X 1 0 K Qn+1 fonction X Qn Mémo 0 1 Set 1 0 Reset Fonctionnement : Quand signal actif, la sortie recopie l’entrée D Signal inactif T D 0 X 1 D Qn+1 Maintenir Qn Écrire D Entrées asynchrones Set ou Reset Set -> Mise à 1 asynchrone de la sortie Reset ou Clear -> Mise à 0 asynchrone de la sortie Entrées pouvant être actives sur le niveau bas 4 2 bascules par boîtier 14 pattes Fonction Ecriture Fonction Mémoire Chronogramme : Écriture Mémoire Écriture Mémoire Écriture Mémoire T D D Q T Q PDF Creator - PDF4Free v2.0 Bascule D : Latch état bas http://www.pdf4free.com Bascule D synchrone sur front D D Q T H H 0 1 1 0 1 1 D 0 0 1 1 1 0 D1 0 0 0 1 1 1 Q 0 0 0 0 1 1 Fonctionnement : Sur front Montant, la sortie recopie l’entrée D Fonction Ecriture Sinon Fonction Mémoire D1 Q T Chronogramme : H D D Q H Q Fonctionnement : Tant que H = 0 La première bascule recopie l’entrée D sur D1 La deuxième bascule mémorise l’état précédent 4 Quand H passe à 1 La première bascule maintient D1 La deuxième bascule le recopie sur Q 4 à écriture sur front montant 4 PDF Creator - PDF4Free v2.0 http://www.pdf4free.com Bascule D synchrone sur front D Q T Contraintes Temporelles t tsetup t tholp horloge Setup Time entrée D Hold Time sortie Q t>tpLH t>tpHL Propagation Time 4 4 4 Respect du temps de conditionnement Setup Time Le temps séparant l’arrivée du front actif d’horloge, du dernier changement de l ’entrée D, doit être supérieur au temps de préconditionnement de la bascule (tsetup) Respect du temps de maintien Hold Time Après l’apparition d’un front actif d’horloge, les entrées doivent rester stables un temps au moins égal au temps de maintien (thold) de la bascule Temps de propagation Propagation Time A partir de l’apparition d’un front actif d’horloge, un temps au moins égal au temps de propagation pour la transition attendue, sera nécessaire avant de pouvoir observer le changement des sorties PDF Creator - PDF4Free v2.0 http://www.pdf4free.com Registres à sorties parallèles, chargement parallèle ou série E3 4 Registre 4 bits, actif sur niveau, à chargement parallèle E2 D Q T E1 D Q T E0 D Q T D Q T Load Q2 Q3 4 Registre 4 bits, actif sur front, avec clear asynchrone niveau bas à chargement parallèle E3 E2 DQ H Clr E1 DQ H Clr Registre 4 bits, actif sur front, avec clear asynchrone niveau bas à chargement série DQ H Clr InG Fonctions 0 0 1 1 Mémoire Décalage Droit Décalage Gauche Chargement parallèle 0 1 0 1 PDF Creator - PDF4Free v2.0 DQ H Clr Q2 Q1 Q0 DQ H Clr DQ H Clr H E3 Registre universel S0 S1 E0 DQ H Clr DQ H Clr Clear Q3 4 Q0 H Clear Q3 4 Q1 E2 Q2 E1 Q1 E0 InG S0 S1 Q0 H InD Clear Q3 http://www.pdf4free.com Q2 Q1 Q0 Compteurs 4 Compteur 4 bits, actif sur front, avec RAZ synchrone, Enable et Fin de comptage FC Raz En H Toggle Q Clear Toggle Q1 Q0 Q Clear Toggle Q Toggle Q3 Q2 FC En Raz H Q3 Q2 Q1 Q0 A0 A1 A2 A3 FC Load Q 3 Raz Q2 En Q1 H Q0 http://www.pdf4free.com FC FC Q3 Q2 Q1 Q0 Raz En H Q4 Q5 Q6 Q7 Raz En H Q0 Q1 Q2 Q3 FC Q3 Q2 Q1 Q0 PDF Creator - PDF4Free v2.0 Clear Raz En H – Comparer à 9 – RAZ synchrone sur horloge Compteur à préchargement Toggle Q FC Compteur modulo 10 actif sur front, Clear Q3 Q2 Q1 Q0 4 Q Raz En H Compteur modulo 16 4 Clear En H Q3 Q2 Q1 Q0 4 n Raz Q8 Q9 Q10Q11 Compteurs - décompteur 4 4 Compteur diviseur de fréquence Raz En H FC Q3 Q2 Q1 Q0 Raz Raz Clear En H Décompteur diviseur de fréquence Q Clear Toggle Q Clear Toggle Q0 Q Clear Toggle Q1 Q Clear Toggle Q2 Q Clear En H Toggle Q3 FC En Raz H H Q3 Q2 Q1 Q0 0 Clear Toggle Q Clear Toggle Q0 En Raz Q0 Q1 Q2 Q3 Q Q Clear Toggle Q1 Q Clear Toggle Q2 Q Toggle Q3 FC Q0 Q1 Q2 Q3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 2 3 PDF Creator - PDF4Free v2.0 Q3 Q2 Q1 Q0 0 15 14 13 12 11 10 http://www.pdf4free.com 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 15 14 13 Compteurs d’évènement – compteur de temps 4 4 Compteur d’évènement Compteur de temps – Mesure de fréquence – Mesure de temps Raz En H FC Q3 Q2 Q1 Q0 En Raz Q3 Q2 Q1 Q0 En Raz H Q3 Q2 Q1 Q0 4 H 0 1 2 PDF Creator - PDF4Free v2.0 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Q3 Q2 Q1 Q0 0 http://www.pdf4free.com 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Automate à états et logique séquentielle 4 Compteur par 1, 2, 3 ou 4 à chaque coup d’horloge – 4 états possibles C0, C1, C2, C3 – Etat = Où en est le comptage 4 Représentation graphique Variable de contrôle du comptage Contrôle du comptage V2 V1 Compter par 1 0 0 Compter par 2 0 1 V1+V2 V1+V2=0 Compter par 3 1 Compter par 4 4 1 V2 V1 État futur C0 0 0 C0 V2 C3 1 X C2 C1 0 X C0 1 Sinon C2 C3 PDF Creator - PDF4Free v2.0 1 X X C2 V1.V2 Réalisation matérielle C1 C1 C2 C1 V1.V2=0 1 état présent Sinon V2=0 0 Transition d’état sur variable de contrôle C0 C0 E n tré e s F o n ctio n co m b in ato ire d e l'état fu tu r Di B a s c u le D C3 H o rlo g e C0 C0 http://www.pdf4free.com Xi F o n ctio n co m b in ato ire d e s o rtie S o rtie s Mémoire 4 4 CS 10 @ R/W Circuit mémoire 1 Koctet 8 = R/W Data 8 CS 10 CS @ R/W 8 Data @ Décodeur = 10 Data CS T CS E0 E1 E2 E3 E4 E5 E6 E7 S0 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 E0 E1 E2 E3 E4 E5 E6 E7 S0 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 @ R/W 8 1 Méga mots de 32 bits T CS @ R/W Décodeur @ Circuit Mémoire 1 Mo 20 4 CS 10 Data Data – Même @ ; même CS ; Même R/W – Data sur 4 octets différents 20 20 CS @ R/W Data = CS 20 @ Data Data http://www.pdf4free.com CS 20 @ R/W 8 32 PDF Creator - PDF4Free v2.0 20 @ R/W 8 CS @ R/W 8 Data CS R/W 8 Data Mémoire 4 Banc mémoire 20 @1 @0 PDF Creator - PDF4Free v2.0 R Y3 A Y2 B Y1 Y0 W Y3 A Y2 B Y1 Y0 CS 20 CS 20 CS 20 CS @ @ @ @ R/W R/W R/W R/W Data Data Data Data 32 32 32 32 http://www.pdf4free.com
