Bayster

5Ejemplos de
5.1 INTRODUCCION

Aplicaciones del VHDL.

En los capítulos anteriores se describió el proceso de diseño para sistemas digitales y las herramientas disponibles (tanto software como hardware) para su implementación. En este capítulo se trataran ejemplos prácticos de diseño de sistemas digitales, iniciando con su descripción hasta llegar a su implementación final utilizando enalgunos casos componentes discretos y VHDL.

5.2

¿QUE ES UNA FSM?
Una máquina de estados es un sistema secuencial sincrónico que posee un número fijo de posibles estados. El valor de sus salidas y la transición entre los estados depende del valor de sus entradas y del estado en que se encuentra actualmente. Todos los cambios de estado ocurren ante un determinado flanco de la señal de reloj (yasea de subida o bajada). Para entender mejor este concepto imaginemos que nuestra máquina de estados es un televisor, que sólo puede sintonizar cuatro canales y que se puede controlar por un control remoto que tiene solo dos teclas para aumentar o disminuir el canal. Los estados de nuestro sistema están representados por el número de canales que se pueden sintonizar, así pues, solo tendremos cuatroposibles estados (Número fijo de estados). En la Figura 1 se muestra un diagrama de nuestro sistema:

Figura 1. Ejemplo de FSM.

Carlos Iván Camargo Bareño

Ahora hagámonos una pregunta: ¿Qué nos produce un cambio en el estado de nuestro sistema?, Lo único que nos puede producir un cambio de estado (Canal sintonizado) es un cambio en las teclas de nuestro control remoto (Entradas delsistema). Observemos como actúa el sistema ante cambios de las entradas: Si oprimimos la tecla de aumentar el canal, el televisor aumentará en uno la cadena sintonizada, por ejemplo, si estaba en el canal 1 pasará al 2, si estaba en el 2 al 3, del 3 al 4 y del 4 al 1 nuevamente. Si oprimimos la tecla menos es canal diminuirá pasando del 4 al 3, del 3 al 2, del 2 al 1 y del 1 al 4 nuevamente. Si nooprimimos una tecla, el televisor debe permanecer en la cadena sintonizada actualmente y quedarse ahí hasta que se le ordene un cambio por medio del control remoto. Note que el estado (canal sintonizado) al que pasará el sistema depende del estado actual (canal actual) y de las entradas (tecla del control remoto oprimida). Si las entradas no cambian el sistema no cambia su posición (esto no esnecesariamente cierto para todas las máquinas de estado).

5.3

TABLAS Y DIAGRAMAS DE ESTADO
Existen varias formas de representar el comportamiento de las máquinas de estado, siendo los más utilizados las tablas y los diagramas de estado. Tomemos nuevamente el ejemplo del televisor y representemos en una tabla los estados actual y siguiente (Estado al que pasa el sistema ante un cambio de lasentradas).

Figura 2. Entradas y salidas del Sistema. La Figura 2 muestra el sistema como una caja negra en la que sólo se indican las entradas y las salidas. Supongamos que nuestro sistema tiene dos entradas que son las correspondientes a Adelantar (UP) y disminuir (DN) canal, y que tiene cuatro salidas C1, C2, C3, C4 que corresponden a los cuatro canales y que me indican cual canal se estásintonizando actualmente. En este punto debemos tomar varias decisiones:

Carlos Iván Camargo Bareño

¿Cuando se considera que una entrada esta activa?, Es decir, con que valor lógico de la entrada se produce un cambio y con cual no. En nuestro caso un valor lógico alto en las entradas producirá un cambio de estado, es decir, si UP = ‘1’ el canal sintonizado aumentará o si DN = ‘1’ el canaldisminuirá. Otra decisión que debemos tomar y que se deriva de esta es: que sucede si por error las dos entradas son ‘1’ simultáneamente, lo más conveniente es que el sistema conserve su estado ante esta posible situación. El valor de las salidas para cada estado, en este ejemplo, un uno lógico en una salida indica que el canal ha sido seleccionado (por ejemplo, un uno en C1 indicara que actualmente el...