Saistībā ar nobīdes virziena nosaukumu maiņu reģistri Bieži ir neskaidrības. Ir divu veidu pārslēgšana: pa labi (galvenais režīms, kas ir pieejams ikvienam maiņu reģistri) un pa kreisi (tikai dažiem, otrādi, ir šis režīms maiņu reģistri). Šie nosaukumi atspoguļo iekšējo struktūru maiņu reģistri(8.14. att.) un signālu pārrakstīšana secīgi pa trigeru ķēdi. Šajā gadījumā flip-flops, gluži dabiski, tiek numurētas no kreisās uz labo pusi, piemēram, no 0 līdz 7 (vai no 1 līdz 8) 8 bitu reģistriem. Rezultātā informācijas pārvietošana pa reģistru pa labi ir pāreja uz bitiem ar lielāku skaitu, un informācijas pārvietošana pa reģistru pa kreisi nozīmē pāreju uz bitiem ar mazākiem skaitļiem.
Tomēr, kā jūs zināt, jebkurā binārā skaitļā visnozīmīgākie biti atrodas kreisajā pusē, bet vismazāk nozīmīgākie biti atrodas labajā pusē. Tāpēc bināra skaitļa pārvietošana pa labi būs nobīde uz zemas kārtas bitiem, un pārbīde pa kreisi tiks novirzīta uz augstākās kārtas bitiem. Tā ir pretruna, nevis kāda ļaunprātīgs nolūks, tas vienkārši notika vēsturiski, un digitālo iekārtu izstrādātājam tas ir jāatceras.
Rīsi.
8.14. maiņu reģistri Standarta digitālo mikroshēmu sērija ietver vairākus veidus maiņu reģistri, kas atšķiras pēc iespējamiem darbības režīmiem, rakstīšanas, lasīšanas un pārslēgšanas režīmiem, kā arī izejas pakāpju tipiem (2C vai 3C). Vairums maiņu reģistri.
ir astoņi cipari. Attēlā 8.15 parāda četru veidu mikroshēmas kā piemēru maiņu reģistri IR8 reģistrs ir vienkāršākais no tiem . Tā ir 8 bitu aizkaves līnija, tas ir, tai ir tikai viena informācijas ieeja, kurai tiek piegādāta sērijveida nobīdīta informācija (precīzāk, divas ieejas, kas apvienotas, izmantojot funkciju 2I), un astoņas paralēlas izejas. Pāreja uz izvadiem ar lielākiem skaitļiem tiek veikta gar priekšējo malu pulksteņa signāls C. Ir arī atiestatīšanas ieeja –R, pēc kuras nulles signāls atiestata visas reģistra izejas uz nulli. Patiesības tabula
reģistrs IR8 ir norādīts tabulā. 8.5.
| 8.5. tabula. | maiņu reģistrs IR8 | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Ievades | Izejas | -R | C | D1 | D2 | Q0 | |
| 0 | Q1 | Q1 | Q1 | 0 | 0 | 0 | |
| 1 | 0 | Q1 | Q1 | Nemainies | |||
| 1 | 1 | X | X | Nemainies | |||
| 1 | 0 1 | 1 | 1 | 1 | Q0 | Q6 | |
| 1 | 0 1 | 0 | X | 0 | Q0 | Q6 | |
| 1 | 0 1 | X | 0 | 0 | Q0 | Q6 | |
IR9 reģistrs veic IR8 reģistra apgriezto funkciju. Ja IR8 pārvērš ievades seriālo informāciju par izejas paralēlo informāciju, tad reģistrs IR9 pārvērš ievades paralēlo informāciju par izejas sērijas informāciju. Tomēr nobīdes būtība nemainās, vienkārši IR9 visiem iekšējiem trigeriem ir paralēlas ieejas, un tikai vienam, pēdējam trigerim, ir izeja (gan tieša, gan apgriezta). Ievades kods tiek ierakstīts reģistrā, pamatojoties uz nulles signālu pie -WR ieejas. Nobīde tiek veikta uz pozitīvās malas vienā no divām pulksteņa ieejām C1 un C2, apvienotas
Reģistrēties. Maiņu reģistrs
Reģistrs ir ierīce, kas izgatavota no flip-flops, lai veiktu virkni darbību ar bināriem skaitļiem. Tiem, kas nezina, kas ir sprūda, iesakām iepazīties ar vienkāršāko RS trigeri.
Vienkāršākā reģistru funkcija ir atcerēties ciparu un to ilgstoši uzglabāt. Šīs ierīces sauc par uzglabāšanas reģistriem. Šeit ir vienkāršs piemērs.
Numurs, kas jāsaglabā, tiek piegādāts ieejām D0 - D2. Tiklīdz ieejā C parādās sinhronizācijas impulss, trigerā tiek ierakstīts numurs, mainot to stāvokli. Attēlā parādīts trīs bitu turēšanas reģistrs. Kad ieejām tiek piegādāts numurs 111 2, tas parādīsies arī trigeru tiešajās izejās ( Q0 - Q2). Apgrieztās izejās ( Q0 - Q2) dabiski būs 000 2 . Signāls R ( Atiestatīt) vai atiestatīt, flip-flops ir iestatīts uz nulles stāvokli.
Parasti tiek izmantoti reģistri, kas sastāv no 4, 8 vai 16 flip-flops. Četru bitu reģistra attēls shēmas shēmās var izskatīties šādi.
Attēlā nav parādītas trigeru apgrieztās izejas, un R signāls vienmēr ir apzīmēts ar latīņu burtiem RG. Ja reģistrs mainās, tad zem apzīmējuma tiek uzzīmēta bultiņa, kas vērsta pa kreisi, pa labi vai dubultā.
Maiņu reģistri vai maiņu reģistri.
Maiņu reģistrs ir ierīce, kas sastāv no vairākiem sērijveidā savienotiem flip-flops, kuru skaits nosaka reģistra ietilpību. Reģistrus plaši izmanto skaitļošanā, lai pārveidotu kodus. Paralēli seriālajam un otrādi.
Turklāt maiņu reģistri ir pamats ( ALU) aritmētiski loģiskās ierīces, jo, kad reģistrā ierakstīts binārs skaitlis tiek nobīdīts par vienu ciparu pa kreisi, skaitlis tiek reizināts ar divi, un, ja skaitlis tiek pārvietots par vienu ciparu pa labi, skaitlis tiek dalīts ar diviem . Tāpēc visizplatītākais atgriezenisks vai divvirzienu reģistros.
Apsveriet četru bitu maiņu reģistru, kas pārvērš seriālo bināro kodu paralēlā binārajā kodā. Sērijas koda izmantošana ir pamatota ar to, ka pa vienu rindu var pārsūtīt milzīgus informācijas apjomus. Piemērs tam ir universālā seriālā kopne - jebkuras ierīces USB ports. Trigeru skaits šajā reģistrā var būt jebkurš. Pietiek pieslēgt tiešo izvadi Q3 Ar D nākamā sprūda ievade un tā tālāk, līdz tiek sasniegta nepieciešamā jauda.
Reģistrs darbojas šādi. Pirmais informācijas bits nonāk ieejā D0. Vienlaikus ar šo bitu ieejā nonāk pulksteņa impulss AR. Ievades AR visi reģistrā iekļautie trigeri ir apvienoti viens ar otru. Pienākot pirmajam pulksteņa impulsam, līmenis pie ieejas D0 rakstīts uz pirmo trigeri un no izejas Q0 nāk uz nākamā trigera ievadi, bet rakstīšana uz otro trigeri nenotiek, jo pulksteņa impulss jau ir beidzies.
Kad pienāk nākamais pulksteņa impulss, līmenis, kas atrodas otrā flip-flop ieejā, tiek saglabāts tajā un pāriet uz trešā flip-flop ieeju. Tajā pašā laikā nākamais informācijas bits tiek saglabāts pirmajā flip-flop. Pēc ceturtā pulksteņa impulsa ienākšanas loģiskie līmeņi, kas tika secīgi saņemti ieejā, tiks ierakstīti četrās reģistra flip-flops D0.
Pieņemsim, ka šie ir 0110 2. līmeņi. Pēc tam šo bināro skaitli var parādīt, savienojot gaismas diodes ar flip-flop izejām. Šādi aplūkotais reģistrs ir attēlots shematiskā diagrammā.
Var redzēt, ka uz parastā attēla ir bultiņa - indikators, ka tas ir maiņu reģistrs.
Apskatīsim, kā darbojas četru bitu universālais maiņu reģistrs. K155IR1(analogs - SN7495N). Šeit ir tā iekšējā struktūra.
Reģistrā ir četri D-flip-flops, kas ir savstarpēji savienoti, izmantojot papildu UN - VAI loģikas elementus, kas ļauj realizēt dažādas funkcijas. Diagrammā:
V2 - vadības ieeja. To izmanto, lai izvēlētos reģistra darbības režīmu.
Q1 - Q4 trigeru izvadi, no kuriem tiek noņemts paralēlais kods.
V1 - ievade sērijas koda ievadīšanai.
C1, C2 - pulksteņa impulsi.
D1 - D4 - ieejas paralēlā koda rakstīšanai.
Reģistra darbības algoritms ir šāds. Ja ieejai V2 tiek pielietots zems potenciāls, C1 tiek pievadīti pulksteņa impulsi un ieejai V1 informācijas biti, tad reģistrs nobīdās pa labi. Pēc četru bitu saņemšanas flip-flops Q1 - Q4 izejās mēs iegūstam paralēlo kodu. Tādā veidā sērijas kods tiek pārveidots par paralēlu.
Reversai pārveidošanai paralēlais kods tiek ierakstīts ieejās D1 - D4, pielietojot lielu potenciālu ieejai V2 un pulksteņa impulsus ieejai C2. Pēc tam, izmantojot zemu potenciālu ieejai V2 un pulksteņa impulsus ieejai C1, mēs nobīdām ierakstīto kodu, un sērijas kods tiek noņemts no pēdējā sprūda izejas.
Pēc savas struktūras šis ir viens no vienkāršākajiem maiņu reģistriem.
Maiņu reģistri digitālajās tehnoloģijās var kalpot par pamatu, uz kura tiek montēti mezgli ar interesantām īpašībām. Tie ir, piemēram, gredzenu skaitītāji, kurus sauc par Džonsona skaitītājiem. Šādam skaitītājam ir divreiz lielāks stāvokļu skaits nekā tā sastāvā esošo flip-flops. Piemēram, ja gredzenu skaitītājs sastāv no trim flip-flops, tad tam būs seši stabili stāvokļi. Skaitītāja ieejai netiek piegādāts nekas, izņemot pulksteņa impulsus. Sākotnējā stāvoklī visi flip-flops ir “atiestatīti”, tas ir, flip-flop tiešajās izejās ir loģiskas nulles, bet ieejā D pirmais trigeris no trešā trigera apgrieztās izejas ir loģiska vienība. Sāksim sūtīt pulksteņa impulsus un process sākas.
Patiesības tabula skaidri parāda, kā mainās binārais kods, kad pienāk seši pulksteņa impulsi.
| N | 2. jautājums | 1. jautājums | Q 0 |
|---|---|---|---|
| 1 | 0 | 0 | 1 |
| 2 | 0 | 1 | 1 |
| 3 | 1 | 1 | 1 |
| 4 | 1 | 1 | 0 |
| 5 | 1 | 0 | 0 |
| 6 | 0 | 0 | 0 |
Tagad jūs zināt, kas ir reģistrs un kā to var izmantot praksē. Jebkura reģistra pamats ir sprūda. Flip-flop skaits reģistrā nosaka tā ietilpību. Tie, kurus interesē mikrokontrolleri, zina, ka jebkura mikrokontrollera, vai tas būtu PIC, AVR, STM vai MSP, vissvarīgākais elements ir reģistrs.
Flip-flop maiņu reģistrs ir flip-flop kopums ar noteiktiem savienojumiem starp tiem, kurā tie darbojas kā viena ierīce. Secīgie (shift) reģistri ir bitu ķēžu ķēde, kas savienota ar pārnēsāšanas shēmām.
Viena cikla reģistros ar viena bita nobīdi pa labi (7. attēls) vārds tiek nobīdīts, kad tiek saņemts sinhronizācijas signāls. Ievade un izvade ir seriāla (DSR — Data Serial Right). 8. attēlā parādīta reģistra shēma ar nobīdi pa kreisi (DSL datu ievade - Data Serial Left), un 9. attēlā parādīts reversā reģistra konstruēšanas princips, kurā ir savienojumi starp flip-flops ar abiem blakus bitiem, bet atbilstošie signāli ļauj darboties tikai vienam no šiem savienojumiem (komandas “pa kreisi” un “pa labi” netiek dotas vienlaicīgi).
7. attēls. Labās nobīdes reģistra ķēde
8. attēls. Kreisās nobīdes reģistra ķēde
9. attēls. Apgrieztā reģistra ķēde
Saskaņā ar sinhronizācijas prasībām maiņu reģistros, kuriem nav loģisku elementu starpbitu savienojumos, nevar izmantot vienpakāpes līmeņa kontrolētos flip-flops, jo daži flip-flops var pārslēgties atkārtoti, iedarbojoties ar aktivizējošo līmeni. pulksteņa signālu, kas ir nepieņemami. Šajās shēmās jāizmanto trigeri ar dinamisku vadību (divpakāpju).
Loģisko elementu un, jo īpaši, loģisko ķēžu, kas nav vienības dziļums, parādīšanās starpbitu savienojumos vienkāršo reģistru darbības nosacījumu izpildi un paplašina šīm shēmām piemēroto flip-flop veidu klāstu.
Vairāku ciklu maiņu reģistrus kontrolē vairākas pulksteņu secības. No tiem slavenākie ir push-pull reģistri ar galvenajiem un papildu reģistriem, kas veidoti uz vienkāršiem vienpakāpes trigeriem, kurus kontrolē līmenis. Pulkstenī C1 galvenā reģistra saturs tiek pārrakstīts papildu reģistrā un pulksten C2 atgriežas galvenajā reģistrā, bet blakus bitos, kas atbilst vārda maiņai. Aprīkojuma izmaksu un veiktspējas ziņā šī iespēja ir tuvu viena cikla reģistram ar divpakāpju flip-flops.
Pārbīdes reģistrā ir flip-flop komplekts ar noteiktiem savienojumiem starp tiem, un šo savienojumu organizācija ir tāda, ka tad, kad tiek izmantots pulksteņa impulss, kas ir kopīgs visiem flip-flopiem, katra flip-flop izejas stāvoklis tiek nobīdīts uz kaimiņu. Atkarībā no savienojumu organizācijas šī nobīde var notikt pa kreisi vai pa labi:
Pārslēdziet pa kreisi
Pārslēdziet pa labi
Informācijas ievadīšanu reģistrā var veikt dažādos veidos, taču visbiežāk tiek izmantota paralēlā vai secīgā ievade, kurā binārs skaitlis tiek ievadīts vai nu vienlaicīgi visos reģistra bitos, vai arī secīgi laika gaitā atsevišķos bitos. Impulsu skaitītājos tiek izmantoti nobīdes reģistri ar secīgu informācijas ievadi un izvadi un ar nobīdi pa labi. 10.a attēlā parādīta četru bitu maiņu reģistra diagramma, kas izveidota uz RS flip-flops. Šajā shēmā katra flip-flop Q izeja ir savienota ar nākamā cipara S ieeju, un katra izeja ir savienota ar R ieeju. Visu flip-flopu pulksteņa ieejas ir savienotas kopā, un sinhronizācijas signāls ir ko saņem viens kopīgs impulss caur NAND vārtiem (DD7). Pirmā trigera stāvokli nosaka ieejas signāli UN-NOT loģiskā elementa (DD5) ieejās X1, X2. Pašreizējā informācija tiek piegādāta ieejai X1 un signāls, kas ļauj to pārraidīt uz ieeju X2. Vārtus NOT (DD6) izmanto, lai apgrieztu ievades signālu, kas tiek piemērots S ieejai.
10.b attēlā parādītas trigeru izejas signālu laika diagrammas un reģistru stāvoklis, ierakstot vienu signālu pirmajam ciparam. Ja, pienākot pirmajam pulksteņa impulsam, pie ieejām X1 un X2 tiek iestatīti signāli X1 = X2 = 1, kas pēc tam tiek noņemti, pienākot otrajam pulksteņa impulsam, tad rezultātā signāls Q1 = 1 tiek ierakstīts uz pirmo trigeri, pienākot otrajam pulksteņa impulsam, signāls Q1 = 0 tiek ierakstīts, un signāls Q2 = 1 parādās otrā trigera izejā, kas iepriekš bija pulksteņa izejā. otrais sprūda. Kad nāk nākamie pulksteņa impulsi, viens signāls tiek secīgi pārvietots uz trešo un ceturto flip-flops, pēc kura visi flip-flops tiek iestatīti uz nulles stāvokli.
10. attēls. Četru fāžu nobīdes reģistra shēma, tā signālu laika diagrammas un reģistra stāvokļi, ierakstot vienu signālu pirmajam ciparam
Maiņu reģistrus var ieviest arī, izmantojot D flip-flops vai JK flip-flops. Visiem maiņu reģistriem ir šādi noteikumi:
- 1) ir nepieciešams iepriekš iestatīt sākotnējo stāvokli un ievadīt vienību pirmajā trigerā
- 2) n flip-flop reģistram pēc n ieejas pulksteņa impulsu ienākšanas tiek izvadīta sākotnēji ievadītā vienība, kā rezultātā visu reģistru tiešās izejas atrodas nulles stāvoklī.
Integrētās maiņu reģistra mikroshēmas ir atgriezeniskas, tas ir, tās veic nobīdi jebkurā virzienā: pa kreisi vai pa labi. Pārbīdes virzienu nosaka vadības signāla vērtība.
11. attēls. Maiņu reģistra ieviešana viengala RS flip-flops
Sērijas nobīdes reģistram ir divi trūkumi: tas ļauj ievadīt tikai vienu informācijas bitu katrā pulksteņa impulsā, turklāt katru reizi, kad informācija reģistrā tiek pārvietota pa labi, tiek zaudēts galējais labajā pusē esošais informācijas bits. 12. attēlā parādīta sistēma, kas ļauj vienlaicīgi paralēli ielādēt 4 informācijas bitus.
12. attēls. 4 bitu paralēlā reģistra blokshēma
Ieejas 1, 2, 3, 4 šajā ierīcē ir informācijas ievades. Šo sistēmu var aprīkot ar vēl vienu noderīgu raksturlielumu - informācijas apļveida kustības iespēju, kad dati no ierīces izejas tiek atgriezti tās ieejā un netiek zaudēti.
13. attēls. Četru bitu paralēlo gredzenu reģistra loģiskā diagramma
4 bitu paralēlā gredzena nobīdes reģistra shēma ir parādīta 13. attēlā. Šajā nobīdes reģistrā tiek izmantoti četri JK flip-flops. Pateicoties atgriezeniskās saites cilpai, reģistrā ievadītā informācija, kas parasti tiek zaudēta ceturtā flip-flop izvadā, cirkulēs pa maiņu reģistru. Signāls reģistra dzēšanai (iestatiet tā izejas uz stāvokli 0000) ir loģiskais līmenis 0 CLR ieejā. Paralēlās datu slodzes ieejas 1, 2, 3 un 4 ir savienotas ar trigera iepriekš iestatītajām (PS) ieejām, ļaujot iestatīt loģiku 1 uz jebkuru izeju (1, 2, 3, 4). Ja vienai no šīm ieejām pat uz īsu brīdi tiek pielietots loģiskais 0, tad attiecīgajā izejā tiks iestatīts loģiskais 1. Pulksteņa impulsu pielietošana visu JK flip-flopu C ieejām noved pie informācijas nobīdes reģistrā uz pa labi. No ceturtā trigera dati tiek pārsūtīti uz pirmo trigeri (informācijas apļveida kustība).
|
Līnija Nr. |
||||||||||
|
Pulkstenis Nr. |
||||||||||
Paralēlās nobīdes reģistra darbības princips ir aprakstīts 1. tabulā. Kad strāva ir ieslēgta, reģistra izejās var iestatīt jebkuru bināro kombināciju, piemēram, tabulas 1. rindā. Lietojot loģisko 0 CLR flip-flops ieejām, tiek uzsākta reģistra notīrīšana (2. rinda). Tālāk (3. rinda) reģistrā tiek ielādēta binārā kombinācija 0100. Secīgi pulksteņa impulsi izraisa ievadītās informācijas nobīdi pa labi (4.–8. rinda). 5. un 6. rindiņā: viens no vistālāk labās puses flip-flop (ceturtais) tiek pārnests uz vistālāk kreiso flip-flop (pirmo). Šajā gadījumā mēs varam runāt par vienības apļveida kustību reģistrā. Tālāk (9. rindiņa) reģistra dzēšana atkal tiek uzsākta, izmantojot CLR ievadi. Tiek ielādēta jaunā binārā kombinācija 0110 (10. rinda). Pielietojot 5 pulksteņa impulsus (11.-15. rindiņas), notiek informācijas apļveida nobīde par 5 pozīcijām pa labi. Lai atjaunotu datus sākotnējā stāvoklī, nepieciešami 4 pulksteņa impulsi.
Ja pārtrauksim atgriezeniskās saites cilpu 13. attēlā redzamajā maiņu reģistrā, mēs iegūsim regulāru paralēlu nobīdes reģistru: tiks izslēgta informācijas apļveida kustības iespēja.
14. attēls. Trīs ciklu nobīdes reģistrs uz RS flip-flops
Maiņu reģistri vai maiņu reģistri, kā jau minēts, ir secīgi savienota flip-flop ķēde. Galvenais to darbības režīms ir šajos trigeros ierakstītā koda bitu nobīde. Tas ir, pamatojoties uz pulksteņa signālu, katra iepriekšējā trigera saturs tiek pārrakstīts nākamajā ķēdē. Reģistrā saglabātais kods ar katru pulksteņa ciklu tiek nobīdīts par vienu bitu uz augstākajiem cipariem vai uz zemākajiem cipariem, kas šāda veida reģistriem deva nosaukumu.
Bieži vien ir neskaidrības par maiņas virziena nosaukumu maiņu reģistros. Ir divu veidu pārslēgšana: pa labi (galvenais režīms, kas ir visiem maiņu reģistriem) un pa kreisi (tikai dažiem, atgriezeniskiem maiņu reģistriem ir šis režīms). Šie nosaukumi atspoguļo maiņu reģistru iekšējo struktūru ( rīsi. 8.14) un signālu pārrakstīšana secīgi pa trigeru ķēdi. Šajā gadījumā flip-flops, gluži dabiski, tiek numurētas no kreisās uz labo pusi, piemēram, no 0 līdz 7 (vai no 1 līdz 8) 8 bitu reģistriem. Rezultātā informācijas pārvietošana pa reģistru pa labi ir pāreja uz bitiem ar lielākiem skaitļiem, un informācijas pārvietošana pa reģistru pa kreisi nozīmē pāreju uz bitiem ar mazākiem skaitļiem.
Tomēr, kā jūs zināt, jebkurā binārā skaitļā visnozīmīgākie biti atrodas kreisajā pusē, bet vismazāk nozīmīgākie biti atrodas labajā pusē. Tāpēc bināra skaitļa pārvietošana pa labi būs nobīde uz zemas kārtas bitiem, un pārbīde pa kreisi tiks novirzīta uz augstākās kārtas bitiem. Tā ir pretruna, nevis kāda ļaunprātīgs nolūks, tas vienkārši notika vēsturiski, un digitālo iekārtu izstrādātājam tas ir jāatceras.
Rīsi. 8.14. Pārbīdes virziens maiņu reģistros
Standarta digitālo mikroshēmu sērijās ietilpst vairāku veidu maiņu reģistri, kas atšķiras pēc iespējamiem darbības režīmiem, rakstīšanas, lasīšanas un pārslēgšanas režīmiem, kā arī izejas pakāpju tipiem (2C vai 3C). Lielākajai daļai maiņu reģistru ir astoņi biti. Ieslēgts rīsi. 8.15 Kā piemēri ir parādīti četru veidu maiņu reģistra mikroshēmas.
IR8 reģistrs ir vienkāršākais no maiņu reģistriem. Tā ir 8 bitu aizkaves līnija, tas ir, tai ir tikai viena informācijas ieeja, kurai tiek piegādāta sērijveida nobīdīta informācija (precīzāk, divas ieejas, kas apvienotas, izmantojot funkciju 2I), un astoņas paralēlas izejas. Nobīde uz izejām ar lielākiem skaitļiem tiek veikta gar pulksteņa signāla C augošo malu. Ir arī atiestatīšanas ieeja –R, uz nulles signāla, kurā visas reģistra izejas tiek atiestatītas uz nulli.
Rīsi. 8.15. Maiņu reģistri
IR9 reģistrs veic IR8 reģistra apgriezto funkciju. Ja IR8 pārvērš ievades seriālo informāciju par izejas paralēlo informāciju, tad reģistrs IR9 pārvērš ievades paralēlo informāciju par izejas sērijas informāciju. Tomēr nobīdes būtība nemainās, vienkārši IR9 visiem iekšējiem trigeriem ir paralēlas ieejas, un tikai vienam, pēdējam trigerim, ir izeja (gan tieša, gan apgriezta). Ievades kods tiek ierakstīts reģistrā, pamatojoties uz nulles signālu pie -WR ieejas. Nobīde tiek veikta pa pozitīvo malu vienā no divām pulksteņa ieejām C1 un C2, ko apvieno ar funkciju 2OR. Ir arī paplašināšanas ieeja DR, no kuras signāls maiņas režīmā tiek pārrakstīts uz maiņu reģistra zemās kārtas bitu.
Rīsi. 8.16. IR8 reģistru pievienošana, lai palielinātu bitu ietilpību
Tāpat kā visi citi maiņu reģistri, IR8 un IR9 pieļauj kaskādi, tas ir, kopīgu iekļaušanu, lai palielinātu bitu ietilpību.
IR13 reģistrs apvieno IR8 un IR9 reģistru iespējas. Tam ir gan astoņas ieejas paralēlai ierakstīšanai, gan atbilstošas astoņas paralēlas informācijas izejas. Nobīde tiek veikta gar pulksteņa signāla C pozitīvo malu, un nobīde ir iespējama gan virzienā uz augstākās kārtas bitiem (pa labi), gan uz zemas kārtas bitiem (pa kreisi).
IR24 reģistrs nodrošina informācijas nobīdi abos virzienos. Ir paplašināšanas ieejas DR un DL, kā arī paplašināšanas izejas Q0 un Q7, kas ļauj ērti palielināt bitu ietilpību.
Visu maiņu reģistru galvenais lietojums ir paralēlā koda konvertēšana uz sērijas kodu un otrādi. Šo transformāciju izmanto, piemēram, pārraidot informāciju lielos attālumos (informācijas tīklos), ierakstot informāciju magnētiskajos nesējos, strādājot ar televīzijas monitoriem un videokamerām, kā arī daudzos citos gadījumos.
Piemēram uz rīsi. 8.19 parāda vienkāršāko shēmu digitālās informācijas pārraidīšanai sērijas kodā pa divām līnijām: informācija un sinhronizācija. Šāda pārraide ļauj samazināt savienojošo vadu skaitu, kā arī vienkāršot pārsūtīto datu aizsardzību pret ārējiem elektromagnētiskiem traucējumiem, lai gan uz pārraides ātruma samazināšanas rēķina.
Rīsi. 8.19. Sērijveida informācijas pārraide, izmantojot maiņu reģistrus
Raidīšanas galā (attēlā pa kreisi), izmantojot maiņu reģistru IR9, ievades paralēlais 8 bitu kods tiek pārveidots datu bitu secībā, kas seko pulksteņa signāla frekvencē. Uztvērēja galā (attēlā pa labi), izmantojot maiņu reģistru IR8, šī datu bitu secība atkal tiek pārveidota paralēlā kodā. Abi reģistri tiek pulksteņi ar vienu un to pašu pulksteņa signālu, kas tiek pārraidīts pa sakaru līniju paralēli datu secībai. Lai palielinātu pārraides uzticamību, informācijas signāls tiek papildus aizkavēts attiecībā pret pulksteņa signāla malu, izmantojot divu invertoru ķēdi.
Seriālās ievades pirmais bits (no IR9 reģistra 7. ieejas) tiek pārraidīts līdz ar rakstīšanas signāla sākumu -Rec. Sekojošie biti tiek pārraidīti ar katru nākamo pulksteņa signāla C pozitīvo malu. Signāls no ieejas 0 tiek pārraidīts pēdējais. Sērijas koda biti tiek ierakstīti IR8 reģistrā tādā pašā secībā, kādā tie bija IR9 reģistrā. Pārsūtīšanas beigās pirmais pārraidītais datu signāls būs IR8 reģistra datu kopnes 7. bitā, bet pēdējais pārraidītais datu signāls būs 0. bitā.
Nākamais maiņu reģistru pielietojums ir visu veidu aizkaves līniju organizēšana, īpaši tās, kurās ir ievērojams posmu skaits. Izmantojot maiņu reģistrus, jūs varat aizkavēt jebkuru ievades signālu par veselu pulksteņa ciklu skaitu. Taču jāņem vērā, ka arī ieejas signāla (un jebkura tā elementa) ilgums tiks pārraidīts pa aizkaves līniju ar viena pulksteņa cikla precizitāti. Šādas aizkaves līnijas var izmantot, lai salīdzinātu vairākus nākamos ievades signāla pulksteņa ciklus, veiktu aritmētiskas darbības ar vairākiem ievades signāla pulksteņa cikliem un citiem līdzīgiem mērķiem. Ir ilustrēta aizkaves līnijas darbība maiņu reģistrā rīsi. 8.20.
Rīsi. 8.20. Ievades aizkaves līnija maiņu reģistrā
Pārbīdes reģistrus var izmantot arī noteikta ilguma impulsu ģenerēšanai, un impulsa ilgumu var norādīt ar vadības kodu, tas ir, to var vadīt programmatūra. Ieslēgts rīsi. 8.21 Tiek parādīta šāda draivera iespējamā diagramma.
Rīsi. 8.21. Impulsu veidotājs ar kontroles koda norādīto ilgumu
Sākotnējā stāvoklī (pirms ieejas signāla pozitīvās malas ierašanās) trigeris tiek atiestatīts uz nulli, visas maiņu reģistra izejas ir nulles, un multipleksora apgrieztā izeja ir viens. Multiplekseris tiek piegādāts ar vadības kodu, kas nosaka izejas signāla ilgumu. Kad pienāk pozitīva ieejas signāla mala, flip-flop tiek izmests uz vienu (sākas izejas signāls), un šis viens signāls sāk secīgi pārvietoties ar nobīdes reģistru katrā pulksteņa signāla malā.
Lai vadības kods būtu vienāds ar 5. Tad brīdī, kad maiņu reģistra izejā 5 parādīsies mērvienība, tā ar inversiju tiks pārsūtīta uz KP7 multipleksora izeju. Šajā gadījumā nulles signāls sprūda –R ieejā atiestatīs trigeri uz nulli, tas ir, izejas signāls beigsies.
Tādējādi izejas signāla ilgumu noteiks vadības kods. Šī ilguma iestatīšanas kļūda ir vienāda ar vienu pulksteņa signāla periodu un ir atkarīga no laika nobīdes starp ieejas signāla malu un tuvākā pulksteņa impulsa malu. Jo ilgāks ir izejas signāla ilgums, jo mazāka ir relatīvā kļūda tā precizitātes iestatīšanā. Piemēram, ar vadības kodu 0, izejas signāla ilgums var būt no 0 līdz T, kur T ir pulksteņa signāla periods. Un ar vadības kodu 7 izejas signāla ilgums būs no 7T līdz 8T. Šajā gadījumā mēs neņemam vērā flip-flop, maiņu reģistra un multipleksora aizkaves.
Maiņu reģistrus var izmantot arī, lai reizinātu un dalītu bināros skaitļus ar 2n, kur n ir vesels skaitlis, kas lielāks par nulli. Binārā skaitļa nobīde pa labi (pret mazāk nozīmīgākajiem bitiem) par vienu ciparu ir līdzvērtīga dalīšanai ar 2. Bināra skaitļa nobīde pa kreisi (pret nozīmīgākajiem bitiem) ar vienu ciparu ir līdzvērtīga reizināšanai ar 2. lai maiņu reģistrs varētu reizināt un dalīt bināro kodu, jums tikai jāieraksta šis kods reģistrā un jāpārbīda nepieciešamo reižu skaitu pa labi vai pa kreisi. Šim nolūkam visērtākais ir IR13 reģistrs. Šajā gadījumā ir nepieciešams, lai nulles tiktu pārvietotas atbrīvotajos bitos, tas ir, nulles signāli ir jāpiegādā uz DR un DL reģistra paplašinājuma ieejām.
Visbeidzot, pēdējais maiņu reģistra pielietojums, ko mēs apskatīsim, ir nejauša signāla ģenerators vai nejauša koda secības ģenerators. Stingri sakot, secības nebūs pilnīgi nejaušas, bet gandrīz nejaušas, tas ir, tās periodiski atkārtosies, taču šis periods ir diezgan garš. Nejaušas signālu un kodu secības tiek plaši izmantotas testēšanas iekārtās, trokšņu ģeneratoros un loģiskās spēļu ierīcēs.
Mērķis ir, lai izejas signāls vai kods nejauši (vai gandrīz nejauši) mainītu savu stāvokli. Signālam nejauši jāpārslēdzas no 0 uz 1 un no 1 uz 0, un kodam nejauši jāieņem vērtības no 0 līdz (2 N–1), kur N ir koda bitu skaits (piemēram, no 0 līdz 255 8 bitu kodam). Pseidogadījuma sekvencēm ir priekšrocība salīdzinājumā ar patiesi nejaušām secībām, ka tās ir paredzamas un periodiskas, taču tas ir arī to trūkums.
Kvazigadījuma secību ģeneratora struktūra, izmantojot maiņu reģistru, ir ļoti vienkārša ( rīsi. 8.22). Tas ir maiņu reģistrs ar paralēlām izejām (piemēram, IR8), kura vairāki (vismaz divi) izejas signāli ir apvienoti, izmantojot Exclusive VAI elementu, no kura izejas signāls tiek piegādāts uz reģistra ieeju, aizverot ķēdi. gredzenā. Ķēde tiek iedarbināta ar signālu ar frekvenci f T .
Rīsi. 8.22. Pseidogadījuma secību ģeneratora struktūra
Bitu numuru izvēle atgriezeniskās saites savienojumiem nav viegls uzdevums, taču ir atsauces tabulas, kas tos parāda. Jebkurā gadījumā viens no savienojuma punktiem ir augstākās kārtas izvade.
Izdevīgāk ir ņemt tādu bitu skaitu, kas nav reizināts ar 8, piemēram, 7, 15 vai 31. Šajā gadījumā atgriezeniskajai saitei tiek izmantotas tikai divas izejas, tas ir, viens divu ieeju Exclusive VAI elements ir pietiekams.
Ģeneratora izvades secības periods ir (2 N -1) pulksteņa cikli, kur N ir nobīdes reģistra bitu skaits. Šajā laikā katra no iespējamām izvades koda vērtībām (izņemot vienu) notiek vienu reizi. Vieninieku skaits izejas signālā ir lielāks nekā nulles skaits vienībā.
Izvades kods 000...0 ir atspējots stāvoklis, jo tas atspējo oscilatoru, atkārtojot sevi atkal un atkal. Bet tajā pašā laikā šādu nulles kodu var iegūt tikai no sevis, tāpēc pietiek ar to, lai nodrošinātu, ka tas nepastāv, kad ķēde ir ieslēgta.
Frekvences izejas signāla spektrā sekos intervālam (f T /2 N –1), un spektra aploksne būs gandrīz nemainīga līdz frekvencei 0,25f T, tas ir, troksnis līdz šai frekvencei var būt uzskatāms par baltu (3 dB kritums notiek ar frekvenci 0 ,45 f T).
Šādu ģeneratoru savā trokšņu ģeneratorā izmantoja slavenā Hewlett-Packard kompānija.
Dažreiz jums ir nepieciešams DAUDZ izvades portu. It īpaši, ja mēs vēlamies kaut ko darīt ar LED. Kaut kāda grezna vītne. Ko darīt? Paņemiet šo lietu ATMega128 ar saviem piecdesmit secinājumiem? Pārmērīgs - lameriem. Vai instalēt i 2 ar porta paplašinātāju? Dārgi. Lielajiem studentiem. Šeit veca labā diskrētā loģika nāk palīgā no mūžsenām dzīlēm. Šoreiz mums palīdzēs santīmu maiņu reģistrs. Ļaujiet man ņemt, piemēram, 74HC164 aka, padomju trash mikroshēmu cienītājiem neiznīcināmā akmens korpusā, mūsu KM555IR8.
No MK, kā redzat, ir nepieciešamas tikai četras izejas. Ar vienu (RESET) mēs atiestatām reģistra stāvokli. No otrā (Data) pa bitam iznāk baits, un pulkstenis CLC nodrošina bitu virzību cauri reģistram. Paši ir trīs reģistri. Tos savieno tvaika lokomotīve. Kad pirmais pārplūst, gabali no tā izplūst otrajā, tad trešajā. Kopā, 24 izvadi.
Diožu katodi ir savienoti kopā caur tranzistoru un, tiklīdz ir vārds, mēs dodam Ready signālu un iedegas visas šīs virsotnes.
Reģistra aizpildīšana ir vienkārša:
1) Paceliet un turiet RESET 1
2) Mēs izsniedzam pirmo (visnozīmīgāko) bitu uz Dati.
3) Nolaidiet to līdz 0 un paaugstiniet pulksteņa izvadi līdz 1. Uz augšupejošas malas tiek ievadīts reģistrs un visa ķēde tiek nobīdīta par vienu soli.
4) Atkārtojiet no otrā punkta, līdz visi biti ir izdalīti.
Un, lai atiestatītu, vienkārši nometiet to Atiestatīt līdz nullei uz pāris mikrosekundēm.
Tas ir vienkārši :)
ZY
Aplis pie reģistra ievades nozīmē, ka ievade ir apgriezta. Tie. deva nulli - izdevās
Trīsstūris pie ieejas parāda, kura mala tiks aktivizēta. To ir viegli atcerēties: _/ \_ ir, piemēram, impulss. Un trīsstūris, tāpat kā bultiņa, norāda uz vēlamo priekšpusi. ->_/ \_ priekšējā (augošā mala) un _/ \_<- задний (нисходящий фронт)
