Digitaltechnik 13 Beispiele Prof. Dr. Jörg Vollrath 12 Speicherzellenfelder DRAM, SRAM, Flash

Rückblick und Heute

Rückblick:

• Bildverarbeitung, PC und Speicher
• Speichertypen und Klassifizierung
  RAM, SRAM, Flash
• Aufbau
• Kenngrößen
• Speicherstrukturen
• VHDL Realisierung

Heute:

• Praktikum
• MP3 Player
• Shift register, LFSR
• VGA Ansteuerung

Lesen: Reichardt: Kap 15

Entwurf digitaler Schaltungen:

• Übersetzung des Textes in
Eingänge und Ausgänge/Zustände
• Zerlegung in Teilprobleme
• Datenflussmodell vom Eingang zum Ausgang
• Taster, Verarbeitung und Zustände, Ausgabe
• Hierarchie:
• Multiplikation: Einzelbitmultiplikation und Summierung
• Digitale Schaltungen für Teilprobleme
• Schaltplan
• Zustandstabelle
• Zustandsgraph
• Boolsche Gleichung
• VHDL Code
• Simulation, Zeitverhalten

Praktikum Versuch 5

Text

Mit Hilfe von 2 Tastern soll eine Zahl im 4 stelligen 7 Segment Display nach rechts und links geschoben werden.

Eingänge, Ausgänge, Zustände

• Eingang: 2 Taster
• Ausgang, Zustände : Position, Ansteuerung an der 7 Segment Anzeige

Eine 7-Segment Anzeigen für 4 Stellen
CLK_div; CLK Divider: Tastenabfrage mit niedriger Frequenz
Zustandsmaschine: process
Position: an mit äußeren Tastern BTN<3> und BTN<2>

Praktikum: FPGA Board

Praktikum Schaltplan

Pins: W4, V4, U4, U2 Name: an(3 downto 0) Pin auf ‚0‘, Stelle aktiv

Beispiel: MP3 Player

Ein MP3 Player hat einen Taster mit der Play/Pause Funktion und einen zweiten Taster für die Stop Funktion. Damit werden die Zustände: Stop, Play und Pause gesteuert. Werden beide Tasten gleichzeitig gedrückt passiert nichts.
Entwerfen Sie eine Zustandsmaschine

MP3 Player Zustandstabelle

Ein MP3 Player hat einen Taster mit der Play/Pause Funktion (X0) und einen zweiten Taster (X1) für die Stop Funktion. Damit werden die Zustände(X3,X2): Stop (00), Play(01) und Pause(10) gesteuert. Werden beide Tasten gleichzeitig gedrückt passiert nichts. Wird der Taster betätigt ergibt sich eine ‚1‘ am Ausgang.

X3n X2n X1 X0 X3n+1 X2n+1 Kommentar 0 0 0 0 0 0 Stop, kein Taster 0 0 0 1 0 1 Stop → Play 0 0 1 0 0 0 Stop → Stop 0 0 1 1 0 0 Stop → Stop; beide Tasten 0 1 0 0 0 1 Play → Play 0 1 0 1 1 0 Play → Pause 0 1 1 0 0 0 Play → Stop 0 1 1 1 0 1 Play → Play 1 0 0 0 1 0 Pause → Pause 1 0 0 1 0 1 Pause → Play 1 0 1 0 0 0 Pause → Stop 1 0 1 1 1 0 Pause → Pause 1 1 0 0 D/0 D/0 Undefined; sicherer Zustand 1 1 0 1 D/0 D/0 Undefined; sicherer Zustand 1 1 1 0 D/0 D/0 Undefined; sicherer Zustand 1 1 1 1 D/0 D/0 Undefined; sicherer Zustand

Schieberegister

Anwendung: Multiplikation: 2 Parallel seriell Wandler (USB, LAN, UART) Test

Wie sieht die Zustandstabelle aus?
Geben Sie Setup und Hold Zeiten an!

Linear Feedback Shift Register (LFSR)

Anwendung: Pseudozufallszahlen Test

https://de.wikipedia.org/wiki/Linear_r%C3%BCckgekoppeltes_Schieberegister


Sequenz (D4, D3, D2, D1): 1, 2, 4, 9, 3, 6, 13, 10, 5, 11, 7, 15, 14, 12, 8, 1 ..

Anzahl Register	Verknüpfung	Zahlenbereich
2	D2 xor D1	3
3	D3 xor D2	7
4	D4 xor D3	15
8	D8 xor D6 xor D5 xor D4	255
16	D16 xor D15 xor D10 xor D4	65535

Fragen und Diskussion

Wie kommt man von einer Problemstellung zu einer Digitalschaltung? Welche Dokumentation benötigt eine Digitalschaltung? Was sind Setup und Hold Zeiten? Wo werden Schieberegister verwendet? Welchen Vorteil hat eine Digitalschaltung im Vergleich mit einem Mikroprozessor?

14 Busse und VGA controller