#91 CPU TTL 22v10: Geração de Sinais de Relógio

Tabela de Conteúdos:

1. Introdução
2. Projeto do Circuito do Relógio 2.1. Circuitos de Relógio e Microcódigo 2.2. Uso de Dispositivos GAL 2.3. Desenvolvimento do Gerador de Relógio
3. Análise dos Sinais do Relógio 3.1. Uso do Analisador Lógico 3.2. Descrição dos Pinos de Entrada e Saída
4. Contador de 3 Bits 4.1. Funcionamento do Contador 4.2. Equações Lógicas do Contador
5. Geração dos Clocks 5.1. Equações Lógicas dos Clocks 5.2. Análise dos Sinais do Contador
6. Conclusão
7. Recursos

Projeto do Circuito do Relógio e Geração dos Clocks 💡

O circuito do relógio desempenha um papel essencial no funcionamento adequado de um sistema. Antes de projetar o estado da máquina de microcódigo, é necessário conceber o design do circuito do relógio de forma que a geração de sinais de temporização seja precisa e estável.

2.1. Circuitos de Relógio e Microcódigo

Os circuitos de relógio e a máquina de microcódigo são elementos interdependentes, pois a execução correta do microcódigo requer o funcionamento adequado dos sinais de temporização. Isso inclui a capacidade de executar, parar ou avançar passo a passo o funcionamento do sistema.

2.2. Uso de Dispositivos GAL

Durante a etapa inicial do projeto, decidi aprender a programar dispositivos GAL. Embora esses dispositivos não sejam mais fabricados, eles ainda podem ser encontrados no mercado de segunda mão. Um exemplo é o GAL 22V10, que possui 422 entradas e 10 saídas. Trata-se de um chip de lógica combinacional fabricado pela Lattice.

2.3. Desenvolvimento do Gerador de Relógio

Como parte do meu aprendizado, decidi construir um gerador de relógio utilizando o GAL 22V10. Esse gerador utiliza um circuito 555 para gerar sinais estáveis de frequência e duty cycle ajustáveis. Através da análise dos sinais produzidos pelo gerador, é possível observar o funcionamento do circuito de relógio e da máquina de estados.

Análise dos Sinais do Relógio 🔍

Para compreender melhor o funcionamento do circuito do relógio, utilizei um analisador lógico para capturar os sinais gerados. O software utilizado foi o WinCUPL, disponibilizado gratuitamente pela Atmel. Durante a análise, foquei na descrição dos pinos de entrada e saída.

3.1. Uso do Analisador Lógico

O analisador lógico permitiu capturar os sinais de forma precisa e visualizar o comportamento dos pinos do circuito. Com base nas capturas realizadas, foi possível identificar os padrões de sinal presentes nos pinos de interesse.

3.2. Descrição dos Pinos de Entrada e Saída

O circuito de relógio possui um pino de entrada, que é responsável por receber o sinal de clock proveniente do circuito 555. Além disso, existem diversos pinos de saída, como Q0, Q1, Q2, P0 e P1. Cada um desses pinos desempenha um papel específico na geração dos sinais de clock.

Contador de 3 Bits 3️⃣

Um dos componentes essenciais do circuito do relógio é o contador de 3 bits. Esse contador é responsável por contar de 0 a 5 e, em seguida, reiniciar a contagem. Vamos explorar seu funcionamento e as equações lógicas que o definem.

4.1. Funcionamento do Contador

O contador de 3 bits utiliza flip-flops D para realizar a contagem de forma síncrona. Cada flip-flop recebe um sinal de entrada que determina se ele deve manter seu valor atual ou alterá-lo. Ao observar os valores dos flip-flops, é possível visualizar a progressão da contagem de 0 a 5.

4.2. Equações Lógicas do Contador

As equações lógicas que definem o comportamento do contador podem parecer complexas à primeira vista. No entanto, essas equações são projetadas para garantir que a contagem ocorra corretamente. Elas utilizam operadores lógicos, como AND, OR e XOR, para determinar os valores dos flip-flops em cada etapa da contagem.

Geração dos Clocks ⏰

A geração dos sinais de clock é o objetivo principal do circuito do relógio. Através de equações lógicas específicas, é possível obter dois sinais de clock não sobrepostos, que serão utilizados em diferentes partes do sistema.

5.1. Equações Lógicas dos Clocks

Os sinais de clock são gerados com base nos valores dos flip-flops do contador de 3 bits. Utilizando equações lógicas complexas, é possível obter os sinais de clock desejados, garantindo a correta sincronização do sistema.

5.2. Análise dos Sinais do Contador

Observando os sinais de clock gerados pelo circuito, é possível visualizar os padrões de pulso não sobrepostos. Esses sinais fornecem a base para a execução correta do microcódigo e o funcionamento adequado do sistema como um todo.

Conclusão ✅

A construção adequada do circuito do relógio e a geração dos sinais de clock são fundamentais para o bom funcionamento de um sistema. Ao entender o comportamento dos sinais e como eles são gerados, é possível garantir a correta execução do microcódigo e o sincronismo das operações realizadas.

Recursos 📚

• WinCUPL: [Download do Software](link para download)
• GAL 22V10: [Informações sobre o dispositivo](link com informações)
• Circuitos 555: [Distribuidor de Circuitos 555](link do distribuidor)