Maquinas de Estados 2

7/29/2019 Maquinas de Estados 2

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CIRCUITOS LÓGICOSSECUENCIALES

Maquinas de

Estados Finitos I



MAQUINA DE ESTADOS FINITOS(FSM)

La gran mayoría de algoritmos sonimplementados en software , esto se debeprincipalmente a la flexibilidad y facilidad deprogramación de los microprocesadores .

Algunos algoritmos no pueden implementarsesolo en software. Las razones pueden variar deacuerdo a la aplicación pero frecuentementehacen referencia a una capacidad de

procesamiento que NO PUEDE obtenerse conmicroprocesadores




La solución para implementar estos algoritmos es utilizar hardware .

Cuando un algoritmo se implementa enhardware, las maquinas de estado se emplean

para acompañar la tarea (control). Una maquina de estados puede ser de la

complejidad que se quiera y funciona de formasimilar al software .

La forma más simple de maquina de estados

es un contador.




Una FSM descompone un algoritmo en pasos (estados).

Las transiciones entre estado puedendepender de una condición o evento, o pueden

producirse en forma incondicional. Las condiciones y eventos están asociados a las

entradas del circuito.

Las maquinas de estado se representan pormedio de Diagramas de Estados y Tablas de Transición de Estados .



EJERCICIO 1

Especificar en lenguaje natural el funcionamientode una maquina expendedora de tiquetes pormedio de estados …

Sencillo

Par

Multiviaje



EJERCICIO 1 – SOLUCIÓN

Paso 4 – Regresar a estado de Espera

Paso 0 – Sistema en espera , permanece en este paso mientras el usuario no presione un botón de selección de tiquete.

Paso 1 – El sistema despliega valor de tiquete seleccionado y queda en un estado de espera a que usuario ingrese el dinero.

Paso 2 – Cuando el usuario termina de ingresar dinero,

el sistema verifica que tenga la devuelta para el valor ingresado, sino la tiene devuelve el dinero ingresado por el usuario y retorna al paso 0. Si la tiene entrega el tiquete seleccionado

Paso 3 – Finalmente el sistema entrega la

devuelta y agradece la compra.



DIAGRAMA DE ESTADOS

El Diagrama de Estados describe elcomportamiento de un circuito secuencial enforma gráfica . Una FSM siempre tendrá undiagrama de estados asociado .

Los Estados del circuito se simbolizan comocírculos y se etiquetan con letras mayúsculas.

Las transiciones entre estados se representancon flechas . Estas se rotulan con las entradas y

el valor de estas que produjo la transición. Las salidas pueden aparecer ya sea en las

flechas o en los círculos .



DIAGRAMA DE ESTADOS

Ejemplos de Diagramas de Estado5 estados

4 estados

A(0)

B(0)

C(1)

D(0)

E(1)

1

0

0

1

0

1

0

1

A

B

CD

1/0

1/10/0

0/0

0/0

1/1

0/1

1/0

entrada/salida



DIAGRAMA DE ESTADOS

Es muy importante tener en cuenta que si se tiene unavariable de entrada simple, cada estado en el diagramadebe tener dos flechas salientes , una que correspondea la entrada en un valor ‘1’ y otra en un valor ‘0’.

Si fueran dos variables de entrada, deben salir de cadaestado cuatro flechas que corresponderían a todas las

posibles combinaciones entre las entradas: 00 , 01, 10 y11.

A

B

CD

01/0 11/0

10/1

00/0

10/1 01/0

11/000/0

xx/0xx/1



TABLA DE TRANSICION DEESTADOS

La tabla de transición de estados es otra forma de representar circuitos secuenciales y FSMs. Es utilizadaprincipalmente en el algoritmo de diseño del sistemasecuencial.

ESTADOACTUAL

ESTADOSIGUIENTE

SALIDA

Ent=0 Ent=1

A(0)

B(0)

C(1)

D(0)

E(1)

1

0

0

1

0

1

0

1

A

B

C

D

E

A

C

B

E

A

B

D

D

D

A

0

0

1

0

1



CIRCUITOS MOORE

Los circuitos cuyas

salidas solamenteson funciones delestado sedenominan

Circuitos Moore . En los Circuitos

Moore las salidasse introduce dentrodel estado, ya que

la salida dependesolamente delestado.

A(0)

B(0)

C(1)

D(0)

E(1)

1

0

0

1

0

1

0

1



CIRCUITOS MEALY

Si las salidas de uncircuito dependen delestado actual y delas entradas sedenominan Circuitos Mealy .

Estando en un estadosi preguntamos por elvalor de la salida,podemos no tenerrespuesta hasta que

no se especifique elvalor de la entrada enel siguiente intervalo.

A

B

CD

1/0

1/10/0

0/0

0/0

1/1

0/1

1/0



CIRCUITOS MEALY

Tabla de transición de estados en un circuitomealy.

ESTADOACTUAL

ESTADO SIGUIENTE

0 1

A A/0 B/0

B D/0 C/1

C B/0 A/0

D D/1 A/1

A

B

CD

1/0

1/10/0

0/0

0/0

1/1

0/1

1/0



MOORE vs. MEALY

En el sistema de Moore laindependencia de lassalidas de las entradashace más fácil seguir laoperación del sistema en

pasos a través de susestados y por tanto hacemucho más fácil ladetección de errores.

Menos propenso aglitches en las salidas.

En forma general laversión de Mealy de uncircuito secuencial serámás económica encomponentes físicos que

la versión de Moore.

Debido a la dependenciade las salidas respecto aentradas, los circuitos

Mealy pueden presentarglitches.



MOORE vs. MEALY

NOTA: Cualquier Sistema secuencial se puede implementar

con alguna de los dos tipos de circuitos moore ómealy.

Incluso es posible hacer combinaciones de ambostipos de circuitos en un solo diseño.



A(0)

B

(0)

C(0)

1

0

1

D(1)

1

1

ESTADOACTUAL

ESTADOSIGUIENTE

SALIDA

0 1

A A B 0B A C 0

C A D 0

D A D 1

0

0

0

EJERCICIO MOORE



EJERCICIO – SOLUCIÓN MEALY

ESTADOACTUAL

ESTADOSIGUIENTE

0 1

A A/0 B/0

B A/0 C/0

C A/0 C/1

A

B

C

1/0

0/0

1/0

1/1

0/0

0/0



EJEMPLO – DETECTOR DE SECUENCIA

Circuito Moore

S00

S1

0

S20

S30

S41

0

1

0

00

0

1

1

1

1

E.A E.S SALIDAZX = 0 X = 1

S0 S0 S1 0

S1 S0 S2 0

S2 S3 S2 0

S3 S0 S4 0

S4 S0 S2 1

E.A E.S SALIDAZX = 0 X = 1

S0

S1

S2

S3

S4



EJEMPLO – DETECTOR DE SECUENCIA

Circuito Mealy

S00

S10

S2

0

0/0

0/0

1/0

1/0

1/0

S30

1/1 0/0

E.A E.S

X = 0 X = 1

S0 S0/0 S1/0S1 S0/0 S2/0

S2 S3/0 S2/0

S3 S0/0 S1/1

E.A E.S

X = 0 X = 1

S0S1

S2

S3

0/0

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