Flip Flop

Temel Flip-Flop ve Saklayıcı Yapıları

Mikroişlemciler ve Mikrobilgisayarlar

1

Sayısal Dalga Şekilleri 1

2

4

3

1. 2. 3. 4.

Yükselme Zamanı Alçalma Zamanı Sinyal Genişliği Genlik (Amplitude)

Mikroişlemciler ve Mikrobilgisayarlar

2

Periot (T) : Tekrar eden bir sinyalin arka arkaya gelen iki aynı noktası arasındaki zamandır. Frekans (frequency) (f) : Periyodik bir sinyalin sıklık derecesini gösterir. Periyodun bir saniyedeki tekrar sayısıdır. f=1 Hz 1 saniye

f=2 Hz

f = 1/T T

T

f=4 Hz

T

T

T Mikroişlemciler ve T Mikrobilgisayarlar

3

Temel Hafıza Kavramları Bir flip-flop, genel bir bellek hücresi olup, çalışma gücü kesilmediği ve dış sinyaller ile durumu değişmediği taktirde süresi olarak kalabileceği iki kararlı duruma sahiptir. Flip-floplar 1 bitlik saklayıcıladır. Farklı türleri mevcuttur. • • • • • •

R-S Flip-Flop Tetiklemeli RS Flip Flop J-K Flip Flop Ana-Uydu Flip Flop T (Toggle) Tipi Flip Flop D (Data) Tipi Flip Flop

Mikroişlemciler ve Mikrobilgisayarlar

4

R-S Flip Flop

NAND ve NOR kapılı RS FF’larda sakıncalı durum haricinde çıkışlar birbirinin tamamlayıcısı durumundadır. Bu FF’lar asenkrondur. Girişler değiştiği anda çıkışlar da değişmektedir. Mikroişlemciler ve Mikrobilgisayarlar

5

Tetiklemeli R-S Flip-Flop Bu FF, senkron çalışır. Girişlerin değişmesi, çıkışlara hemen aktarılmaz. Bir zamanlama işaretine gereksinim vardır.

Yükselen Kenar Tetiklemeli RS-FF

Mikroişlemciler ve Mikrobilgisayarlar

6

RS-FF için zamanlama diyagramı Mikroişlemciler ve Mikrobilgisayarlar

7

J-K Flip-Flop R-S FF’un geliştirilmiş şeklidir. J ve K girişleri, S ve R girişleri gibi davranmaktadır.

R-S FF’taki sakıncalı durum ortadan kalkmıştır. J ve K girişlerinin 1 olması durumunda (tetikleme sinyali dahilinde) çıkış bir önceki konumun tersi olacaktır.

Yükselen Kenar Tetiklemeli JK-FF

Mikroişlemciler ve Mikrobilgisayarlar

8

Senkron çalışan girişlerin yanısıra asenkron yapıya sahip ön ayarlı kurma (Set Data-SD) ve Silme (Clear Data-CD) girişleri bulunmaktadır. Bu girişler FF’un durumunu tetikleme sinyali ve senkron girişlerin durumuna bakmaksızın belirler.

Mikroişlemciler ve Mikrobilgisayarlar

9

JK-FF için zamanlama diyagramı

Mikroişlemciler ve Mikrobilgisayarlar

10

Ana-Uydu Flip-Flop

R=S=1 durumu sakıncalı durumdur. Böyle bir durumda çıkışlardan birbirinin tamamlayıcısı iki çıkış elde edilemez.

Mikroişlemciler ve Mikrobilgisayarlar

11

T (Toggle) Flip-Flop

T girişine 1 uygulandığı sürece, gelen tetikleme işaretine bağlı olarak devrenin çıkışı bir önceki çıkışın tersidir.

Mikroişlemciler ve Mikrobilgisayarlar

12

D Tipi Flip-Flop

Kullanılan inverter nedeniyle RS FF’daki sakıncalı durum ortadan kalkmış olur.

Bu haliyle D tipi FF hafıza devrelerinde kullanılan 1 bitlik temel saklayıcıdır.

Mikroişlemciler ve Mikrobilgisayarlar

13

Saklayıcı Yapıları

Mikroişlemciler ve Mikrobilgisayarlar

14

m bit Saklayıcı Giriş m D

Q

CK

Çıkış m

m bitlik saklayıcı

Mikroişlemciler ve Mikrobilgisayarlar

15

Saklayıcılar Arası Veri Transferi Saklayıcılar arasındaki transfer paralel ve seri olmak üzere 2 şekilde gerçekleştirilir.

Mikroişlemciler ve Mikrobilgisayarlar

16

Seri Veri Transferi

İlk durum 1. clock 2. clock 3. clock

Mikroişlemciler ve Mikrobilgisayarlar

17

Paralel Veri Transferi

Mikroişlemciler ve Mikrobilgisayarlar

18

3 Durumlu Lojik ile Ortak Yol Oluşturma Her birimi, ortak kullanılan yola doğrudan bağlanıldığında diğer elemanlara zarar verebilir. Bu sorunun üstersinden gelebilmek için 3 durumlu tampon kullanılır.

3 durumlu kapılar

Mikroişlemciler ve Mikrobilgisayarlar

19

3 durumlu lojik ile Ortak Yolun Oluşturulması

3 durumlu lojik ile yalıtılmış 4 bitlik saklayıcı Mikroişlemciler ve Mikrobilgisayarlar

20

D

Örn:

Q

D

W D

RDW

N

WRN

RDX Q

Tek Yönlü Veri Transferi

RDY

Y D

Q

D

X D

M

WRM

Q

Q

D O

WRO

Q

Q

D

Q Q

RDZ Z

A1

A0

Aktif Uç

A1

0

0

W

A0

0

1

X

1

0

Y

1

1

Z

WRP

1B 1A 2x4 Decoder

RD

RDW

RDX

B1 B0

2B

WRM

B1

B0

Aktif Uç

2A

WRN

0

0

M

WRO

0

1

N

WRP

1

0

O

1

1

P

2x4 Decoder

RDY

RDZ

P

WR

Mikroişlemciler ve Mikrobilgisayarlar

21

Tek Yönlü Transfer Sırasındaki Zamanlama Sinyalleri

Mikroişlemciler ve Mikrobilgisayarlar

22

D WRW

Q W

D

D

D

Q

D

RDO Q Q

RDZ Z

3x8 Decoder

RDN

O

WRO

Q

A1

RD

Çift Yönlü Veri Transferi

Y

A2 A0

N

WRN

RDX

RDM Q

D

Q

D

Q M

WRM

RDY

WRY

WRZ

RDW

Q X

WRX

D

WRP RDZ RDX RDY RDZ RDM

P

B2 B1 B0

WR

3x8 Decoder

RDP WRW WRX WRY WRZ WRM

RDN

WRN

RDO RDP

WRO

Mikroişlemciler ve Mikrobilgisayarlar

WRP

23