Cours 7 print - les- .- Complexité supérieure à celle des compteurs asynchrones + Toutes les...

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  • Cours 7Logique squentielle (3)

    ELP 304 : Electronique Numrique

  • 2 Dpartement Electronique

    - Complexit suprieure celle des compteurs asynchrones

    + Toutes les bascules sont commandes par la mme horloge

    Pas de problme de cumul des temps de propagationEtats transitoires parasites limits

    Une mthode unique pour raliser tous les types de compteursTous les types d'numrations peuvent tre raliss de manire fiable

    Les compteurs synchrones :caractristiques gnrales

  • 3 Dpartement Electronique

    Construction d'un compteur modulo N :1 - Nombre de bascules ncessaires : n, o nn- N 22 1 ( ) ,L

    Compteur modulo 2nH

    Q1

    Q2

    Q3

    001000 010 011 101100 110 111(Q3 Q2 Q1) 000 001

    H

    Q1Q2

    D

    CK

    Q D

    CK

    Q D

    CK

    Q

    Q3

    123Q* Q* Q*

    Compteur modulo 8 : rsultat

  • 8 Dpartement Electronique

    Table de transitionQ3 Q2 Q1 Q3+ Q2+ Q1+

    0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 1 1 0 1 1 1 0 0 1 0 0 0 0 0

    Calcul des entres des basculesD Q Q Q

    D Q Q Q

    D Q Q Q

    1 1 1 3

    2 2 1 2

    3 3 1 2

    = =

    = =

    = =

    +

    +

    +

    Exemple 2 : compteur modulo 5

  • 9 Dpartement Electronique

    H

    Q1Q2

    D

    CK

    Q D

    CK

    Q D

    CK

    Q

    Q3

    Q* Q* Q*

    H

    Q1

    Q2

    Q3

    001000 010 011 100(Q3 Q2 Q1) 000 001 010 011 100

    f

    f/5

    Compteur modulo 5 : rsultat

  • 10 Dpartement Electronique

    La mthode tudie permet galement de synthtiser des dcompteurs des circuits dcrivant des cycles autre que l'numration

    binaire naturelle

    - compteurs de Gray

    - cycles quelconques : 5 -> 1 -> 3 -> 6 -> 0 -> 2 -> 5 ...

    => Champ d'application plus large que les compteurs asynchrones

    Autres cycles de comptage

  • 11 Dpartement Electronique

    Compteurs proposs dans les catalogues de circuits standard chargement parallle du compteur commande de validation / inhibition du comptage programmation du sens du comptage

    H

    E2 E1

    Q1

    COMPTEUR PROGRAMMABLE

    INIT

    ENABLEUP / DOWN

    Q4 Q3 Q2

    E3E4LOAD

    sorties

    entres de chargement

    Les compteurs programmables

  • 12 Dpartement Electronique

    Exemple de ralisation d'une cellule de base

    1

    0D

    CK

    Q

    basculei1

    0

    INIT

    ENABLE

    H

    Di

    Qi+

    Qi

    UP / DOWN

    (comptage)

    (dcomptage)+

    Qi+

    1

    0

    LOAD

    Ei

    LOAD = 1, chargement parallle LOAD = 0, mode comptage

    - ENABLE = 0, comptage inhib

    - ENABLE = 1, comptage valid UP/DOWN = 1 => comptage UP/DOWN = 0 => dcomptage

    Un compteur programmable : structure

  • 13 Dpartement Electronique

    Entre d'initialisation ncessaire Circuits fonctionnement autonome (pas d'entre de

    donnes externe)

    S'assurer que la commande d'initialisation force le compteur dans un tat appartenant au cycle de comptage (pour les cycles incomplets)

    Initialisation des compteurs

  • 14 Dpartement Electronique

    Comptage d'vnements (ex : timers)

    Division de frquence

    Adressage de mmoires (ex: FIFO, cf. cours 8)

    Applications des compteurs

  • 15 Dpartement Electronique

    Chemin critique

    logiquecombinatoire

    Horloge

    fonction de

    mmorisationA

    fonction de

    mmorisationB

    SA EBEA SB

    Le chemin critique est le chemin de propagation qui limite la frquence maximale de fonctionnement

    Frquence maximale de fonctionnement dun circuit synchrone

  • 16 Dpartement Electronique

    Horloge

    Entre AEA

    Sortie ASA

    Entre BEB

    T

    t Ahold ( )

    t Ap ( )

    t bascD t bascDp hold( ) ( )>

    t p (log. comb.) t Bsetup ( )

    T t A t t B Tp p setup> + + =max max min( ) ( ) ( )logique combinatoire

    Analyse d'un chemin de propagation

  • 17 Dpartement Electronique

    D

    CK

    Q D

    CK

    Q

    H

    f Tt tp setup

    max minmax

    /( ) ( )

    = =+

    11

    basc D basc D

    Exemples de calcul de frquences maximales de fonctionnement

    Registre dcalage

  • 18 Dpartement Electronique

    Compteur modulo 8

    H

    Q1Q2

    D

    CK

    Q D

    CK

    Q D

    CK

    Q

    Q3

    123Q* Q* Q*

    Exemples de calcul de frquences maximales de fonctionnement

    Six chemins de propagation 1 -> 3 est le chemin le plus long

    f Tt t t tp p p setup

    max minmax max max

    /( ) ( ) ( ) ( )

    = =+ + +

    1 1basc1 NON OU OUEX basc3

  • 19 Dpartement Electronique

    Initialisation Prvoir une entre d'initialisation permettant de forcer

    l'tat des bascules

    Signal d'horloge Pas d'tats parasites sur le signal d'horloge Ne pas insrer de retard sur les signaux d'horloges

    Entres statiques / dynamiques N'utiliser les entres dynamiques autres que H que pour

    l'initialisation Toutes les autres entres doivent tre statiques

    Quelques rgles d'assemblage squentiel

  • 20 Dpartement Electronique

    D

    CK

    QBascule 1

    H1

    D

    CK

    QBascule 2

    H2

    D1 Q1 Q2

    H1

    H2

    D1

    Q1

    Ala de fonctionnement d un dcalage d'horloge

  • 21 Dpartement Electronique

    D

    CK

    Q

    Q*

    CL*

    H

    Q1 Q2 Q3

    CK

    QD D Q

    CK

    CL* CL*

    Q* Q*

    H

    Q1

    Q2

    Q3

    CL*

    ComportementescomptComportementrel possible

    Ala d une commande asynchrone