Промышленное производство
Промышленный Интернет вещей | Промышленные материалы | Техническое обслуживание и ремонт оборудования | Промышленное программирование |
home  MfgRobots >> Промышленное производство >  >> Manufacturing Technology >> Промышленные технологии

Регистры сдвига:последовательный вход, последовательный выход

Регистры сдвига с последовательным входом и выходом задерживают данные на один такт для каждого этапа.

Они будут хранить немного данных для каждого регистра. Сдвиговый регистр с последовательным входом и выходом может иметь длину от 1 до 64 бит, а в случае каскадного подключения регистров или пакетов - больше.

Ниже показан одноступенчатый регистр сдвига, принимающий данные, которые не синхронизированы с часами регистра.

«Данные в» в D штифт типа D FF (Flip-Flop) не меняет уровни, когда часы меняются с низкого на высокий.

Мы можем захотеть синхронизировать данные с общесистемными часами на печатной плате, чтобы повысить надежность цифровой логической схемы.

Очевидный момент (по сравнению с рисунком ниже), проиллюстрированный выше, заключается в том, что любые «данные в» присутствуют в D штифт типа D FF передается с D на выход Q по часам.

Поскольку в нашем примере сдвигового регистра используются элементы памяти с положительным фронтом, выходной сигнал Q следует за D вход, когда часы переходят с низкого на высокий, как показано стрелками вверх на диаграмме выше.

Нет сомнений в том, какой логический уровень присутствует в часах, потому что данные стабильны задолго до и после фронта тактового сигнала.

В многоступенчатых регистрах сдвига это случается редко. Но для начала это был простой пример. Нас интересует только положительный, от низкого к высокому, фронту тактового сигнала.

Падающий край можно игнорировать. Q очень легко увидеть следовать D в указанное выше время.

Сравните это с диаграммой ниже, где «входящие данные» меняются с положительным фронтом тактового сигнала.

Поскольку "данные в", кажется, изменяются в момент времени t 1 выше, что означает тип D FF видеть по часам?

Короткий упрощенный ответ заключается в том, что он видит данные, которые присутствовали в D до часов.

Это то, что передается в Q в часы t 1 . Правильная форма волны - Q C . В t 1 Q переходит в ноль, если он еще не равен нулю.

D регистр не видит единицу до момента t 2 , когда Q становится высоким.

Поскольку данные, приведенные выше, присутствуют в D синхронизируется до Q по часам, а Q не может измениться до следующего времени, D FF задерживает данные на один тактовый период при условии, что данные уже синхронизированы с часами. Q A форма волны такая же, как «входящие данные» с задержкой в ​​один такт.

Более подробно рассмотрим, что ввод типа D Flip-Flop видит, когда следует время.

См. Рисунок ниже. Поскольку "данные в", кажется, изменяются в часы (см. Выше), нам нужна дополнительная информация, чтобы определить, что D ФФ видит.

Если «данные на входе» поступают из другого каскада регистра сдвига, другой такой же тип D FF, мы можем сделать некоторые выводы на основании техпаспорта информация.

Производители цифровой логики предоставляют информацию о своих частях в таблицах данных, ранее доступных только в коллекции, называемой книгой данных .

Книги данных все еще доступны; тем не менее, веб-сайт производителя является современным источником.

Следующие данные были извлечены из таблицы данных CD4006b для работы при 5 В DC , который служит примером для иллюстрации времени. [*]

t S это время настройки , данные времени должны быть раньше времени часов. В этом случае данные должны быть представлены в D На 100 нс раньше времени.

Кроме того, данные должны храниться в течение времени удержания . t H =60 нс после времени часов. Эти два условия должны быть соблюдены, чтобы надежно синхронизировать данные из D . на Q триггера.

Нет проблем с соблюдением времени настройки 60 нс, поскольку данные в D был там в течение всего предыдущего периода тактов, если он поступает из другого каскада регистра сдвига.

Например, при тактовой частоте 1 МГц период тактовой частоты составляет 1000 мкс, много времени.

Фактически данные будут присутствовать за 1000 мкс перед тактовым сигналом, что намного больше минимально необходимого t S 60 нс.

Время выдержки t H =60 нс, потому что D, подключенный к Q другого каскада, не может изменяться быстрее, чем задержка распространения предыдущего каскада t P =200 нс.

Время удержания соблюдается до тех пор, пока задержка распространения предыдущего D FF больше времени удержания.

Данные в D управляемый другой стадией Q не будет изменяться быстрее 200 нс для CD4006b.

Подводя итог, выведите Q следует за входом D почти в тактовое время, если триггеры каскадно подключены к многоступенчатому регистру сдвига.

Три типа D Триггеры соединены каскадом от Q к D, а часы соединены параллельно, чтобы сформировать трехступенчатый регистр сдвига, описанный выше.

Введите JK . Flip Flopss каскадировал Q в J, Q ’в K с синхронизацией параллельно, чтобы получить альтернативную форму вышеописанного регистра сдвига.

Регистр сдвига с последовательным входом / последовательным выходом имеет вход синхронизации, вход данных и выход данных с последней ступени.

Как правило, другие выходы каскада недоступны. В противном случае это будет регистр сдвига с последовательным входом и параллельным выходом.

Приведенные ниже формы сигналов применимы к любой из двух предыдущих версий регистра сдвига с последовательным входом и выходом.

Три пары стрелок показывают, что трехступенчатый регистр сдвига временно хранит 3 бита данных и задерживает их на три тактовых периода от входа к выходу.

В часы t 1 «данные в» из 0 синхронизируется с D на Q всех трех этапов. В частности, D этапа A видит логику 0 , который синхронизируется с Q A где он остается до времени t 2 .

В часы t 2 «данные в» из 1 синхронизируется с D кому:Q A . На этапах Б и C , а 0 , поступающий с предыдущих этапов, синхронизируется с Q B и Q C .

В часы t 3 «данные в» из 0 синхронизируется с D кому:Q A . Q A понижается и остается на низком уровне в течение оставшихся часов из-за того, что "входящие данные" равны 0 . Q B становится высоко в t 3 из-за 1 с предыдущего этапа. Q C все еще остается низким после t 3 из-за низкого уровня на предыдущем этапе.

Q C наконец становится высоко в часы t 4 из-за высокой подачи D из предыдущего этапа Q B . На всех более ранних этапах есть 0 s переместился в них. И после следующего тактового импульса в t 5 , вся логика 1 s будет перемещен, заменен на 0 с

Устройства с последовательным входом и выходом

Мы более подробно рассмотрим следующие детали, доступные в виде интегральных схем, любезно предоставленные Texas Instruments.

Чтобы ознакомиться с полными техническими данными устройства, перейдите по ссылкам.

Следующие регистры сдвига для последовательного ввода / вывода - это CMOS серии 4000. (Комплементарный металл-оксид-полупроводник), детали семейства

Таким образом, они примут V DD , положительный источник питания от 3 до 15 вольт. V SS штифт заземлен.

Максимальная частота тактовой частоты сдвига, которая изменяется в зависимости от V DD , составляет несколько мегагерц.

18-битный CD4006b состоит из двух 4-битных каскадов и еще двух 5-битных каскадов с 4-битным выходом.

Таким образом, 5-битные каскады могут использоваться как 4-битные регистры сдвига.

Чтобы получить полный 18-битный регистр сдвига, выход одного регистра сдвига должен быть каскадно подключен ко входу другого и так далее, пока все этапы не создадут один регистр сдвига, как показано ниже.

Ниже показан 64-разрядный регистр сдвига последовательного входа / выхода CD4031.

Некоторые контакты не подключены (nc). И Q, и Q ’доступны с 64-го этапа, фактически Q 64 и Q ’ 64 .

Также есть Q 64 «С задержкой» от половинной ступени, которая задерживается на половину такта. Основная особенность - это селектор данных, который находится на входе данных в регистр сдвига.

«Управление режимом» выбирает между двумя входами:данные 1 и данные 2. Если «управление режимом» имеет высокий уровень, данные будут выбраны из «данных 2» для ввода в регистр сдвига.

В случае низкого логического уровня «управление режимом» выбираются «данные 1». Примеры этого показаны на двух рисунках ниже.

Приведенные выше «данные 2» подключены к Q 64 вывод сдвигового регистра. При высоком «управлении режимом» Q 64 выходной сигнал направляется обратно на вход данных переключателя D.

Данные будут рециркулироваться от вывода к вводу. Данные будут повторяться каждые 64 тактовых импульса, как показано выше.

Возникает вопрос:как этот шаблон данных вообще попал в сдвиговый регистр?

При низком уровне «управление режимом» CD4031 «данные 1» выбираются для ввода в устройство переключения передач.

Выход, Q 64 , не рециркулируется, потому что нижний элемент селектора данных отключен .

Под отключенным мы подразумеваем, что низкий логический уровень «выбор режима», дважды инвертированный в низкий уровень на нижнем логическом элементе И-НЕ, не позволяет ему передавать любой сигнал на нижнем выводе (данные 2) на выход затвора.

Таким образом, он отключен.

Сдвоенный 64-битный регистр сдвига CD4517b показан выше. Обратите внимание на отводы на 16-й, 32-й и 48-й ступенях.

Это означает, что регистры сдвига такой длины можно настроить с помощью одного из 64-битных устройств сдвига.

Конечно, 64-битные устройства сдвига могут быть включены в каскад, чтобы получить 80-битный, 96-битный, 112-битный или 128-битный регистр сдвига.

Часы CL A и CL B должны быть параллельны при каскадном соединении двух переключателей. МЫ B и МЫ B заземлены для нормального переключения передач.

Входными данными в регистры сдвига A и B являются D A и D B соответственно.

Предположим, нам нужен 16-битный регистр сдвига.

Можно ли это настроить с помощью CD4517b? Как насчет 64-сдвигового регистра из той же части?

Выше мы показываем CD4517b, подключенный как 16-битный регистр сдвига для секции B.

Часы для секции B - CL B . . Данные синхронизируются с CL B . И данные, задержанные на 16 тактов, снимаются с Q 16B . МЫ B , разрешение записи заземлено.

Выше мы также показываем тот же CD4517b, подключенный к 64-битному регистру сдвига для независимой секции A.

Часы для секции A - CL A . Данные поступают в CL A . Данные, задержанные 64-тактовыми импульсами, снимаются с Q 64A . МЫ A , разрешение записи для раздела A заземлено.

СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ТАБЛИЦЫ:


Промышленные технологии

  1. Сетевые протоколы
  2. Почему цифровой?
  3. Микропроцессоры
  4. Данные операционного усилителя
  5. Производство на основе данных здесь
  6. Использование ваших данных
  7. Что такое Интернет вещей?
  8. Большие данные против искусственного интеллекта
  9. Коды Data Matrix против QR-кодов
  10. Что такое данные технического обслуживания?