Máquina de Estados FinitoFSM (Finite State Machines)

Máquina de Estados

Finito (FMS)

Entradas Saídas

Clock

• A máquina de estados está em apenas um estado por vez, este estado é chamado de estado

atual.

• Um estado armazena informações sobre o passado, isto é, ele reflete as mudanças desde a

entrada num estado, no início do sistema, até o momento presente.

• Uma transição indica uma mudança de estado e é descrita por uma ação que precisa ser

realizada para que a transição ocorra.

• Uma ação é a descrição de uma atividade que deve ser realizada num determinado

momento.

• Máquinas de estados finitos podem ser representadas por meio de um diagrama de estados.

• Uma máquina de estados finitos (FSM - do inglês

Finite State Machine) é um modelo matemático

utilizado para representar comportamentos lógicos ou

circuitos lógicos.

Máquina de Mealy:

• Utiliza apenas ações de entrada.

• A saída depende da entrada e do estado atual.

• A saída está representada no arco de transição.

Máquina de Estados Tipo Mealy

Arco de Transição

Máquina de Estados Tipo Mealy

Lógica de Controle(próximo estado)

Memóriade

Estados(Flip-Flops)

Lógica de Saída

Entradas

Saídas

Clock

EstadoAtual

As saídas dependem das entradas e do estado atual

Máquina de Moore: • Utiliza apenas ações de entrada.

• A saída depende somente do estado.

• A saída está representada no estado.

Máquina de Estados Tipo Moore

Lógica de Controle(próximo estado)

Memóriade

Estados(Flip-Flops)

Lógica de Saída

Entradas Saídas

Clock

EstadoAtual

Máquina de Estados Tipo Moore

As saídas dependem apenas do estado atual

Máquina de Estados - Resumo

CLK CLK

Máquina de Estados - Resumo

Devido aos atrasos nos componentes electrónicos, um circuito pode originar um glitch. Um glitch é uma variação de curta duração no valor de uma saída, quando não se espera nenhuma variação.

Exercício

Nome dos Estados:• Opened• Closed

Quantos Estados:• 2 (Dois)

Que tipo é a máquina de estados:• Morre (Saída depende apenas

do estado atual)

Entradas:• close_door• open_door

Saída:• E: (close door ou open door)

• Dois FFs quatro estados possíveis

• Uma entrada w e uma saída z

Análise de uma Máquina Simples

Tabela Verdade dos Combinacionais

Tabela Verdade dos Combinacionais

Representação Simbólica

FMS – Máquina de Estamos Finito

Tabela Verdade Esta Completo?

Diagrama de Transição de Estados

ResetSempre que o sinal

Reset receber o

valor 0 (Zero) o

sistema irá para o

estado A.

Diagrama de Transição de Estados

Observar: Ausência do sinal do Reset na tabela. É o reset do FF.

Exemplo - Síntese de uma FSM (Moore)Diagrama e Tabela de Transição de Estados

Máquina de Estados

Finito (FMS)

W Z

Clock

• Há três estados: 2 bits são suficientes

• Variáveis de estado:

Estado atual y1 e y2

Próximo estado Y1 e Y2

Exemplo - Síntese de uma FSM (Moore)Estrutura da FMS

Exemplo - Síntese de uma FSM (Moore)Atribuição de Estado

Exemplo - Síntese de uma FSM (Moore)Tabelas Verdade de CC1 e CC2 - Assumindo FF tipo D

Exemplo - Síntese de uma FSM (Moore)Síntese de CC1 e CC2

Exemplo - Síntese de uma FSM (Moore)Circuito Final com FF tipo D

Exemplo - Síntese de uma FSM (Moore)Diagrama de Tempo da FSM

Observar sinais síncronos com borda de subida do clock.

Exercício

Exercício - Resolução

• Notemos que existe uma mudança na saída (na passagem do estado 1 para o estado

2) que ocorre imediatamente depois de uma borda descendente do relógio (CLK_H),

sem que tenha ocorrido uma mudança na entrada. Isso quer dizer que essa mudança

de estado dependeu exclusivamente da borda do relógio.

• Podemos, assim, concluir que a maquina sequencial foi construída com flip-flops que

comutam nas bordas descendentes de CLK_H.

• Notemos ainda que, nos estados 1, 2, 3 e 5, a saída se mantem constante.

• No estado 4 a saída muda com as variações da entrada. Para que isso aconteça, o

circuito combinatório de saída deve depender do estado e da entrada. (Máquina de

Mealy).

Como Descrever o Comportamento de uma Máquina de Estados?

Reset = 1

AS = 10

BS = 00

CS = 11

•A figura abaixo representa um sistema automatizado de furação de peças sob uma esteira transportadora. Projete o sistema de controle deste sistema.Especificações do sistema automatizado: •O sistema possui um interruptor geral para ser ligado ou desligado.•Uma vez que o sistema está ligado, a furadeira está sempre funcionando.•Quando a peça chega à posição correta, a esteira para de funcionar, o mandril desce perfurando a peça e retorna para posição normal.Apresente •Convenções. (0,5 pontos)•Máquina de Estados Moore que representa o controle do sistema. (1,5 pontos)