Inputs: b; x= b 010. x=0. Elektroniikkajärjestelmät ETT_2068

Transkriptio

1 Elektroniikkajärjestelmät ETT_2068 tentti 1) Oheisessa sekvenssilogiikassa tiloille on jo annettu bittivaste 000, 001 jne. Tehtävänäsi on nyt konstruoda sekvenssilogiikka vaihe vaiheelta standarditavalla. Standarditavassa käytettiin D-kiikkuja ja kombinaatiologiikkaa. Otto b, anto x. a. Piirrä ensin tilakoneen peruskonstruktio blokkikuvana (2p). Kuinka monta bittiä tarvitaan tilarekisteriin? b. Laadi logiikan tila/totuustaulu. Tila+otto muuttujia tässä on 4 kpl (eli periaatteessa 16 riviä) ja tilakaavio on aika selkeä laatia. Viimeisissä tiloissa lisäksi b=0 tai 1 ei vaikuta. c. Mikä on outputin x totuusfunktio (kokoa mintermilauseke taulusta). Ei tarvitse supistaa. (2p). Inputs: b; x=0 000 b b x=0 b x=1 x= b x= ) Ohessa on korkean tason sekvensserin tilakaavio suoraan monisteesta. Selitä miten, vaihe vaiheelta, konstruoit tästä tilakoneen. Kuvia ei tarvitse piirtää, selitä monisteessa esitetty konstruoiminen tyyliin: Ensin tilakaaviosta luodaan..., seuraavaksi... (6p)

2 3) Ohessa on D-lukkopiiriin (D latch) ja D-kiikkuun (D Flip-flop) tulevat signaalit: kello CLK ja otto D. Piirrä annot Q ajan funktiona. Alkutila on molemmissa 0. (3p)

3 Elektroniikkajärjestelmät ETT_2068 tentti Tenttikysymyksiä on 6, joista kaksi kysymystä on 3 pisteen ja muut 6 pisteen kysymyksiä. 1.a) Ohessa on D-lukkopiiriin (D latch) ja D-kiikkuun (D Flip-Flop) tulevat ottosignaalit: kello CLK ja D. Piirrä otot paperiisi ja lisää puuttuvat annot Q ajan funktiona molemmille piireille. Alkutila on molemmissa 0. (3p) 2) Kuvaa kuinka sekvenssilogiikkaa suunnitellaan järjestelmällisesti. Ts. kuvaa digitaalisen sekvenssipiirin (D-kiikuista ja kombinaatiopiireistä tehdyn yksinkertaisen kontrollerin ei siis mikään mikroprosessori) suunnittelun 5 vaihetta lyhyesti. Kyseessä on suoraan monisteen Controller Design Process. (6p)

4 Elektroniikkajärjestelmät ETT_2068 tentti Tenttikysymyksiä on nyt vain 5, mutta arvostelu on sellainen, että analogia-ja digitaaliosuus ovat samanarvoiset. 1) Ohessa on tilaesimerkki, hyvin samankaltainen kuin luentomonisteen esimerkki jonka avulla demonstroitiin tilakoneiden suunnittelua. Tehtävänäsi on nyt selvittää kuinka konstruoit sekvenssilogiikan tilakaaviosta monisteessa esitetyllä standarditavalla. Standarditavassa käytettiin D- kiikkuja ja kombinaatiologiikkaa (6p). a) Piirrä tilakoneen peruskonstruktio blokkikuvana. (Otto, anto, current state, next state) b) Laadi tila/totuustaulu. Otto- ja antomuuttujia on tässä kumpiakin vain 3 bittiä eli totuustaulu on yksinkertainen (8 riviä, 6 saraketta). c) Selvitä miten konstruoit anto-x ja next-state -bitit n0, n1 tilan ja inputin b funktiona. Helpointa on antaa X, n0 ja n1 (output, next state -bitit) suoraan mintermilausekkeina, niin mitään selityksiä/jaarituksia ei kaivata.

5 Elektroniikkajärjestelmät ETT_2068 välikoe 1a) Ohessa on D-lukkopiiriin (D latch) ja D-kiikkuun (D Flip-flop) tulevat signaalit: kello CLK ja otto D. Piirrä annot Q ajan funktiona. Alkutila on molemmissa 0. b) Kuvaa kontrollerisuunnittelun 5 vaihetta (monisteen Controller Design Process) lyhyesti vaikka ranskalaisin viivoin. 2 Seuraava tehtävä ei ole vaikea vaikka tekstiä onkin. Kirjaa ensin vaikka suttupaperille otot, annot ja sekvenssin vaiheet omin sanoin. Liukuhihnan alkupäässä on optinen havaitsija Q1 ja sitten myöhemmin hihnalla on painavan paketin havaitsija Q2. Tilat Q1=0=ei pakettia havaittu, Q1=1=paketti havaittu. Q2=1 painavan paketin kohdalla, muuten =0. Hihnalla on myös sähkömoottori M, joka vie paketteja eteenpäin (0= moottori ei käy, 1= moottori käy), ja mekaaninen ohjain, reitin valinta V. Ohjaus on V=0=normaalipaketeille ja V=1=painaville. Alkutilanteessa Q1=Q2=M=V=0 ja alkutila 000. Kun hihnan alkuun tulee paketti, niin Q1 1 ja seuraavalla kellolla lähdetään sekvenssiin. Moottori käynnistyy ja pysyy päällä sekvenssin loppuun (M=1). Kun moottori on ollut käynnissä yhden syklin ajan, aletaan katsoa reittivalintaa V. Reitti valitaan kolmannella kellolla signaalin Q2 perusteella. Valitsimen ohjaus on voimassa yhden syklin ajan. Sitten palataan alkutilaan odottelemaan seuraavaa pakettia. Oletetaan, että virhetiloja ei esiinny. Piirrä sekvenssikaavio (neljä kelloa sekvenssissä, yksi haarautuminen, eli yhteensä 5 tilaa = kolme tilabittiä). Piirrä tilakoneen lohkokaavio. Määritä totuustaulusta yhden annon ja jonkun seuraavan tilan bitin (next state bitti, yksi kolmesta riittää) totuusfunktio, piirrä se portteina ja sijoita kaavioon. Huom! Käytä x-merkintää totuustaulussa kun tilalla Q1 tai Q2 ei ole merkitystä jossain kohdassa (esim. Q1 vaikuttaa vain sekvenssin alkuun, myöhemmin ei eli x taulussa), lyhentää taulua OLEELLISESTI.

6 Elektroniikkajärjestelmät ETT_2068. Tentti ) Seuraava tehtävä on suoraan luentojen ja tenttiohjeiden laser-timer esimerkki: Oletetaan että käynnistettäessä systeemi on perustilassa. Kun nappulaa b painetaan, lähettää laser täsmälleen kolme kellosykliä laser-valoa silmään/iholle (leikkaus) ja palaa perustilaan. Mikäli nappulaa painetaan uudelleen ennen perustilaan palaamista, niin systeemi ei reagoi. a) Tee tilakaavio (otto b, anto x ja 4 tilaa) b) Piirrä tarvittavan tilakoneen arkkitehtuuri c) Anna tiloille bittivaste ja luo totuustaulu: ottoina b ja nykyinen tila, antoina x ja seuraavat tila d) Kirjoita annon x ja seuraavan tilan bittien totuusfunktiot