(926)274-88-54
Бесплатная доставка.
Бесплатная сборка.
График работы:
Ежедневно. С 8-00 до 20-00.
Почта: soft_hous@mail.ru
|
|
Звоните! (926)274-88-54 Бесплатная доставка. Бесплатная сборка. |
Ассортимент тканей График работы: Ежедневно. С 8-00 до 20-00. Почта: soft_hous@mail.ru |
  
|
Читальный зал --> Программные средства foundation Сигналы на входе триггера FF1 асинхронны по отношению к тактовому сигналу и могут поступать с нарушением требований, предъявляемых временем установления и временем удержания. Если это происходит, то выходной сигнал МЕТА становится метастабильным и остается в этом состоянии произвольно долго. Предположим, однако, что максимальное время метастабильности, после того как прошел фронт тактового сигнала, равно . (В следующем разделе мы покажем, как найти вероятность того, что наше предположение верно.) Коль скоро период тактового сигнала больше, чем плюс время установления триггера FF2, сигнал SYNCIN становится синхронной копией асинхронного входного сигнала на следующем такте тактового сигнала, никогда не оказываясь метастабильным. Далее сигнал SYNCIN можно использовать повсеместно в системе по мере необходимости. i8.9.4. Анализ времени пребывания в состоянии гметастабильности Нарис. 8.97 приведены временные параметры, учитываемые при анализе времени пребывания в метастабильном состоянии. Обозначим указываемые производителем время установления и время удержания по обе стороны фронта в тактовом сигнале через и t, эти два интервала времени образуют окно принятия решения {decision window): на этом отрезке триггер берет выборку сигнала на входе данных и решает, нужно ему изменять выходной сигнал или нет. Если сигнал на входе D изменяется за пределами этого окна, как показано на рис. (а), то производитель гарантирует переключение триггера и его переход в одно из его законных логических состояний не позднее времени t. Если входной сигнал D изменяется в пределах окна принятия решения, как показано на рис. (Ь), то метастабильность может возникнуть и просуществовать до конца интервала времени . ,(а) (Ь) CLOCK CLOCK /наенше оо пЛ тм решения (жно принятия решения состояние Рис. 8.97. Временные параметры, учитываемые при анализе метастабильности: (а) нормальная работа триггера; (Ь) метастабильное поведение небольшое уточнение Рассматривая синхронизирующее устройство, изображенное нарис. 8.96, мы не допускали возможности возникновения метастабильности на выходе триггера FF2 даже на короткое время, поскольку предполагалось, что система спроектирована с нулевым запасом по времени. Но если система допускает небольшое увеличение задержки прохождения сигнала через триггер FF2, то значение MTBF, вычисляемое в разделе 8.9.4, будет немного лучше. Теоретическое исследование показывает (а практический опыт подтверждает), что при изменении асинхронного входного сигнала в пределах окна принятия решения длительность пребывания выхода в метастабильном состоянии описывается экспоненциальной зависимостью: To-f-a Здесь MTBF - среднее время между отказами {Mean Time Between Failures) синхронизирующего устройства, если считать, что отказ происходит в том случае, когда метастабильность выходит за пределы отрезка времени длительностью t после фронта тактового сигнала; t> t. Значение MTBF зависит от частоты сигнала / на тактовом входе триггера; а - число изменений асинхронного входного сигнала, поступающего на вход данных триггера, в секунду; и х -константы, зависящие от электрических характеристик триггера. В типичном случае - для ИС 74LS74 - Г = 0.4 с, X = 1.5 не. Предположим теперь, что создается микропроцессорная система с частотой тактового сигнала 10 МГц и со схемой, преобразующей асинхронный входной сигнал в синхронный, изображенной нарис. 8.96. Если сигнал ASYNCIN изменяется в пределах окна принятия решения триггера FF1, то выход МЕТА может оставаться в состоянии метастабильности в течение интервала времени t. Если сигнал МЕТА все еще остается метастабильньм к началу окна принятия решения триггера FF2, то происходит сбой в работе синхронизирующего устройства, так как выход триггера FF2 может оказаться метастабильным; в этом случае поведение системы непредсказуемо. Пусть D-триггерами в схеме на рис. 8.96 являются триггеры из ИС 74LS74. Время установления t для такого триггера равно 20 не, тогда как период тактового сигнала в нашем примере микропроцессорной системы равен 100 не; таким образом, допустимая продолжительность пребывания в метастабильном состоянии составляет 80 не. Если асинхронный входной сигнал изменяется 100000 раз в секунду, то среднее время между сбоями синхронизирующего устройства равно MTBF(80hc) = p№I = 3.6.10c. 0.4-10-10 Это совсем неплохо: 100 столетий между сбоями! Правда, если бы нам удалось продать 10 ООО таких систем, то одна из них давала бы сбой раз в году. Но рассмотрим все же более серьезную проблему. Предположим, что, модернизируя нашу систему, мы используем кристалл процессора с тактовой частотой 16 МГц. Возможно, нам понадобится заменить некоторые компоненты, чтобы система работала с большей скоростью, но триггеры в ИС 74LS74 вполне успешно переключаются с частотой 16 МГц. Или их тоже надо заменить? Коль скоро период тактового сигнала теперь равен 62.5 не, новое значение MTBF для нашего синхронизирующего устройства равно ехр(42.5/1.5) MTBF(42.5 не) =---- = 3.1 с! 0.41.610 10 ЧТО ПОНИМАТЬ ПОД а И f? Выход триггера может перейти в метастабильное состояние только в том случае, если сигнал на входе D изменяется в пределах окна принятия решения. Но в формулу для MTBF явным образом не входит число таких попаданий. Вместо этого в ней фигурирует общее число а изменений асинхронного входного сигнала в секунду и предполагается, что эти изменения распределены равномерно по периоду тактового сигнала. Поэтому доля изменений входного сигнала, действительно происходящих в пределах окна принятия решения, окажется учтенной в параметре/: с увеличением частоты тактового сигнала / все большее число изменений входного сигнала попадает в окно принятия решения. Если в создаваемой системе изменения входного сигнала не распределены равномерно по периоду тактового сигнала, а группируются в окрестности окна принятия решения (это может происходить в том случае, когда изменения в синхронизуемом входном сигнале как-то привязаны к системному тактовому сигналу с фиксированным, но неизвестным сдвигом по фазе), то полезное правило оценки заключается в том, чтобы в качестве частоты брать величину, обратную длительности окна принятия решения (на основании сообщаемых производителем значений времени установления и времени удержания), умноженную для надежности на коэффициент порядка 10. Единственное достоинство рассматриваемого синхронизирующего устройства состоит в том, что из-за его отвратительного поведения на частоте 16 МГц проблема, вероятнее всего, обнаружится на стадии лабораторных испытаний, а не после того, как изделие поступит в продажу! Не дай бог, чтобы значение MTBF было порядка года. 8.9.5. Более совершенные синхронизирующие устройства Имеется несколько возможностей построения более надежных синхронизирующих устройств, чем в случае использования для этих целей ИС 74LS74, когда характеристики синхронизирующего устройства оказываются совсем плохими уже при средних значениях тактовой частоты. Простейшее решение - это применение триггеров, изготовленных по технологии, обеспечивающей большее быстродействие; в большинстве случаев это позволят удовлетворить требованиям, предъявляемым к разрабатываемой системе. В настоящее время имеются триггеры со значительно ббльшим быстродействием, как в отдельных микросхемах, так и внутри ПЛУ, ИС типа FPGA и в специализированных ИС. В табл. 8.35 перечислены параметры, относящиеся к метастабильности, для нескольких распространенных логических семейств; эти сведения взяты, главным образом, из технических характеристик, публикуемых производителями. Числовые значения параметров в очень сильной степени зависят от схемных решений и технологии изготовления ИС. В отличие от гарантированных логических уровней сигналов и их временных параметров, числовые значения величин, характеризующих метастабильность, могут изменяться в очень широких пределах ООО «Мягкий Дом» - это Отечественный производитель мебели. Наша профильная продукция - это диваны еврокнижка. Каждый диван можем изготовить в соответствии с Вашими пожеланияи (размер, ткань и материал). Осуществляем бесплатную доставку и сборку. Звоните! Ежедневно! (926)274-88-54 Продажа и изготовление мебели. Копирование контента сайта запрещено. Авторские права защищаются адвокатской коллегией г. Москвы. |