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Digitaltechnik: ein Lehr- und Übungsbuch

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Bibliographic Details
Main Authors:	Urbanski, Klaus 1942- (Author), Woitowitz, Roland 1941- (Author)
Format:	Book
Language:	German
Published:	Berlin [u.a.] Springer 2004
Edition:	4., neu bearb. und erw. Aufl.
Series:	Springer-Lehrbuch Engineering online library
Subjects:	Digitaltechnik - Lehrbuch Digitaltechnik Lehrbuch
Online Access:	Inhaltsverzeichnis
Physical Description:	XV, 533 S. graph. Darst.
ISBN:	3540401806

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adam_text	INHALTSVERZEICHNIS 1 ZAHLENSYSTEME ........................................................................................................ 1 1.1 ALLGEMEINES ZAHLENSYSTEM.............................................................................. 1 1.2 DUAL-, OKTAL- UND HEXADEZIMALSYSTEM............................................................ 2 1.3 KONVERTIERUNG ZWISCHEN DEN ZAHLENSYSTEMEN................................................. 3 1.4 ARITHMETISCHE OPERATIONEN IM DUALSYSTEM..................................................... 5 1.4.1 DIE DUALE ADDITION ............................................................................... 5 1.4.2 DIE DUALE SUBTRAKTION........................................................................... 5 1.4.3 DIE MULTIPLIKATION VON DUALZAHLEN (BOOTH-ALGORITHMUS) ................... 10 1.4.4 DIE DIVISION VON DUALZAHLEN (RESTORING-METHODE)............................. 11 1.5 DIE DARSTELLUNG GEBROCHENER ZAHLEN IM DUALSYSTEM ...................................... 13 2 LOGISCHE FUNKTIONEN.............................................................................................. 15 2.1 GRUNDBEGRIFFE.................................................................................................. 15 2.1.1 LOGIK-PEGEL UND LOGIK-ZUSTAND EINER BINAEREN VARIABLEN .................... 15 2.1.2 ZUORDNUNGSSYSTEME.............................................................................. 16 2.1.3 SIGNALNAMEN IN DER DIGITALTECHNIK ....................................................... 20 2.2 VERGLEICH ZWISCHEN ANALOGER UND DIGITALER PHYSIKALISCHER GROESSE ................... 20 2.3 SCHALTALGEBRA ................................................................................................... 22 2.3.1 VERKNUEPFUNGSZEICHEN........................................................................... 22 2.3.2 DEFINITION DER LOGISCHEN FUNKTIONEN.................................................... 24 2.3.3 SCHALTSYMBOLE ...................................................................................... 25 2.3.4 RECHENREGELN DER SCHALTALGEBRA ........................................................... 28 2.3.5 LOGIKSTUFEN .......................................................................................... 30 2.3.6 REALISIERUNG DER GRUNDVERKNUEPFUNGEN IN NAND- UND NOR-TECHNIK 31 2.3.7 NORMALFORM EINER LOGISCHEN FUNKTION ................................................. 33 2.4 MINIMIEREN LOGISCHER FUNKTIONEN ................................................................... 35 2.4.1 ALLGEMEINES ......................................................................................... 35 2.4.2 MINIMIERUNGSVERFAHREN........................................................................ 37 2.4.3 KARNAUGH-VEITCH-DIAGRAMM (KV-DIAGRAMM) .................................... 38 2.4.3.1 KV-DIAGRAMM FUER ZWEI EINGANGSVARIABLEN ............................ 39 2.4.3.2 KV-DIAGRAMM FUER DREI EINGANGSVARIABLEN.............................. 41 2.4.3.3 KV-DIAGRAMM FUER VIER EINGANGSVARIABLEN.............................. 44 2.4.3.4 KV-DIAGRAMM FUER FUENF EINGANGSVARIABLEN ............................. 46 3 TECHNISCHE REALISIERUNG DIGITALER SCHALTUNGEN ................................................... 49 3.1 UEBERBLICK UEBER DIE TECHNOLOGISCHE ENTWICKLUNG ............................................. 49 3.2 REALISIERUNGSKONZEPTE NACH EINFUEHRUNG INTEGRIERTER SCHALTKREISE................... 49 3.3 CHARAKTERISTISCHE EIGENSCHAFTEN DIGITALER INTEGRIERTER SCHALTKREISE ................. 52 3.3.1 LASTFAKTOREN ......................................................................................... 53 3.3.2 STOERSPANNUNGSABSTAND .......................................................................... 53 3.3.3 SCHALTZEITEN .......................................................................................... 54 X INHALTSVERZEICHNIS 3.4 BAUSTEINFAMILIEN .............................................................................................. 56 3.4.1 TRANSISTOR-TRANSISTOR-LOGIK (TTL) ....................................................... 56 3.4.1.1 DIGITALE SCHALTUNGEN IN STANDARD-TTL .................................... 56 3.4.1.2 DIGITALE SCHALTUNGEN IN SCHOTTKY-TTL..................................... 57 3.4.1.3 TTL-SCHALTUNGEN MIT SPEZIELLER AUSGANGSSTUFE....................... 59 3.4.1.4 REALISIERUNG DER PEGEL-ZUSTAENDE AN TTL-EINGAENGEN............... 61 3.4.2 INTEGRIERTE SCHALTUNGEN IN MOS-TECHNIK ............................................. 64 3.4.3 EMITTER COUPLED LOGIC (ECL)............................................................... 69 3.4.4 TRENDS BEI DER TECHNOLOGISCHEN WEITERENTWICKLUNG ............................. 71 3.5 ANWENDERSPEZIFISCHE BAUSTEINE (APPLICATION SPECIFIC ICS) ............................ 71 3.5.1 FULLCUSTOM ICS...................................................................................... 72 3.5.2 GATE ARRAY............................................................................................. 72 3.5.3 STANDARDZELLEN IC.................................................................................. 72 3.6 PROGRAMMIERBARE LOGIK ................................................................................... 73 3.6.1 PROGRAMMABLE LOGIC DEVICE PLD ........................................................ 73 3.6.2 COMPLEX PROGRAMMABLE LOGIC DEVICE (CPLD) ................................... 79 3.6.3 FIELD PROGRAMMABLE GATE ARRAY FPGA ................................................ 81 3.6.3.1 ALLGEMEINER AUFBAU EINES FPGAS ........................................... 81 3.6.3.2 FPGA MIT ANTIFUSE-LINK.......................................................... 81 3.6.3.3 FPGA MIT SRAM-VERBINDUNGSELEMENT................................... 84 4 VHDL ALS ENTWURFS- UND SIMULATIONSSPRACHE ..................................................... 91 4.1 EINFUEHRUNG IN VHDL ....................................................................................... 91 4.2 MOTIVATION ZUM ERLERNEN VON VHDL IN EINEM GRUNDKURS.............................. 91 4.3 GRUNDLAGEN....................................................................................................... 92 4.4 ENTITY-DEKLARATION............................................................................................ 93 4.4.1 EINFACHE ENTITY-DEKLARATION OHNE PARAMETERUEBERGABE ......................... 96 4.4.2 ERWEITERTE ENTITY-DEKLARATION MIT PARAMETERUEBERGABE ......................... 97 4.4.3 ENTITY-DECLARATION MIT ENTITY-ANWEISUNGEN......................................... 97 4.5 ARCHITECTURE...................................................................................................... 98 4.5.1 VERHALTENSBESCHREIBUNG (BEHAVIORAL DESCRIPTION) ................................ 98 4.5.2 NEBENLAEUFIGE ANWEISUNGEN IN DER VERHALTENSBESCHREIBUNG................. 98 4.5.2.1 NEBENLAEUFIGE SIGNALZUWEISUNG ................................................ 99 4.5.2.2 WHEN-ELSE-ANWEISUNG ............................................................ 100 4.5.2.3 WITH-SELECT-WHEN-ANWEISUNG ................................................ 100 4.5.2.4 ANWENDUNGSBEISPIELE MIT NEBENLAEUFIGEN ANWEISUNGEN .......... 101 4.5.3 PROZESS-ANWEISUNG............................................................................... 103 4.5.4 SEQUENTIELLE ANWEISUNGEN IN DER VERHALTENSBESCHREIBUNG................... 104 4.5.4.1 SEQUENTIELLE SIGNALZUWEISUNG.................................................. 104 4.5.4.2 SEQUENTIELLE VARIABLENZUWEISUNG ............................................ 105 4.5.4.3 IF-THEN-ELSE-ANWEISUNG .......................................................... 105 4.5.4.4 CASE-WHEN-ANWEISUNG............................................................ 105 4.5.4.5 FOR-LOOP-ANWEISUNG............................................................... 106 4.5.4.6 WHILE-LOOP-ANWEISUNG........................................................... 106 4.5.4.7 NEXT- UND EXIT-ANWEISUNG....................................................... 106 4.5.4.8 ANWENDUNGSBEISPIELE MIT PROZESS UND SEQUENTIELLEN ANWEISUNGEN ........................................................................... 106 4.5.5 STRUKTURBESCHREIBUNG (STRUCTURAL DESCRIPTION) ...................................... 107 4.6 UNTERPROGRAMME .............................................................................................. 110 4.6.1 PROZEDUREN ............................................................................................ 110 4.6.2 FUNKTIONEN ............................................................................................ 111 INHALTSVERZEICHNIS XI 4.7 WEITERFUEHRENDE KAPITEL ................................................................................... 113 4.7.1 ASSERTION- UND REPORT-ANWEISUNG ....................................................... 113 4.7.2 ALIAS-DEKLARATION ................................................................................. 114 4.7.3 UEBERLADEN (OVERLOADING) ..................................................................... 114 4.7.4 AUFLOESUNGSFUNKTIONEN (RESOLUTION FUNCTIONS)...................................... 115 4.7.5 PACKAGE UND USE-ANWEISUNG............................................................... 115 4.7.6 BIBLIOTHEKEN......................................................................................... 118 4.7.7 GENERATE-ANWEISUNG............................................................................ 118 4.7.8 BLOCK-ANWEISUNG................................................................................. 119 4.7.9 KONFIGURATION....................................................................................... 119 4.7.9.1 KONFIGURATION FUER VHDL-MODELLE MIT VERHALTENSBESCHREIBUNG........................................................... 120 4.7.9.2 KOMPONENTEN-KONFIGURATION .................................................. 120 4.7.9.3 BLOCK-KONFIGURATION ............................................................... 122 4.8 VHDL-GRUNDBEGRIFFE ZUM NACHSCHLAGEN....................................................... 124 4.8.1 BEZEICHNER (IDENTIFIER) ......................................................................... 124 4.8.2 DATENOBJEKTE UND OBJEKTKLASSEN .......................................................... 125 4.8.2.1 KONSTANTEN .............................................................................. 126 4.8.2.2 VARIABLEN................................................................................. 126 4.8.2.3 SIGNALE..................................................................................... 126 4.8.3 DATENTYPEN ........................................................................................... 127 4.8.3.1 SKALARE DATENTYPEN (SCALAR TYPES)........................................... 128 4.8.3.2 ZUSAMMENGESETZTE DATENTYPEN (COMPOSITE TYPES) ................. 130 4.8.3.3 SUBTYPES .................................................................................. 133 4.8.3.4 ATTRIBUTE .................................................................................. 134 4.8.4 OPERATOREN UND OPERANDEN .................................................................. 135 4.9 TESTEN VON VHDL-MODELLEN........................................................................... 137 4.9.1 SIMULATIONSTECHNIKEN ........................................................................... 137 4.9.2 TESTBENCH MIT TESTVEKTOREN ................................................................. 138 4.9.3 TESTBENCH MIT EIN- UND AUSGABEDATEI.................................................. 141 5 KOMBINATORISCHE SCHALTUNGEN .............................................................................. 147 5.1 CODIERSCHALTUNGEN........................................................................................... 147 5.1.1 ALPHANUMERISCHER CODE....................................................................... 147 5.1.2 NUMERISCHER CODE................................................................................ 148 5.2 MULTIPLEXER UND DEMULTIPLEXER ....................................................................... 153 5.2.1 MULTIPLEXER........................................................................................... 153 5.2.2 DEMULTIPLEXER....................................................................................... 155 5.3 ADDIERER........................................................................................................... 156 6 SEQUENTIELLE SCHALTUNGEN ....................................................................................... 161 6.1 ELEMENTARE SCHALTWERKE .................................................................................. 161 6.1.1 DIGITALE OSZILLATOREN ............................................................................ 161 6.1.2 MONOSTABILE KIPPSTUFEN (MONOFLOPS) .................................................. 164 6.1.3 BISTABILE KIPPSTUFEN (FLIPFLOPS)........................................................... 165 6.1.3.1 UNGETAKTETES RS-FLIPFLOP (RS-LATCH) ..................................... 166 6.1.3.2 EINZUSTANDSGESTEUERTE FLIPFLOPS .............................................. 169 6.1.3.3 EINFLANKENGESTEUERTE FLIPFLOPS ................................................ 171 6.2 ZAEHLER .............................................................................................................. 180 6.2.1 ASYNCHRONE ZAEHLER............................................................................... 180 6.2.1.1 ASYNCHRONER DUALZAEHLER.......................................................... 180 XII INHALTSVERZEICHNIS 6.2.1.2 ASYNCHRONER MODULO-M-ZAEHLER ............................................... 182 6.2.2 SYNCHRONE ZAEHLER.................................................................................. 184 6.2.2.1 SYNCHRONER DUALZAEHLER............................................................. 184 6.2.2.2 SYNCHRONER MODULO-M-ZAEHLER.................................................. 189 6.3 SCHIEBEREGISTER ................................................................................................. 191 6.3.1 REALISIERUNG MIT FLANKENGESTEUERTEN D-FLIPFLOPS.................................. 192 6.3.2 ANWENDUNGSGEBIETE.............................................................................. 194 6.3.2.1 SERIELLE DATENUEBERTRAGUNG........................................................ 194 6.3.2.2 RECHENOPERATIONEN................................................................... 194 6.3.2.3 RUECKGEKOPPELTE SCHIEBEREGISTER .............................................. 195 6.4 SYSTEMATISCHE BESCHREIBUNG DER SCHALTWERKE.................................................. 197 6.4.1 GRUNDLAGEN DER AUTOMATENTHEORIE ........................................................ 197 6.4.2 DAS ZUSTANDSDIAGRAMM UND DIE ZUSTANDSFOLGETABELLE .......................... 199 6.4.2.1 ZUSTANDSDIAGRAMM ................................................................... 199 6.4.2.2 ZUSTANDSFOLGETABELLE ................................................................ 201 6.4.2.3 ZUSTANDSREDUZIERUNG ................................................................ 203 6.5 ASYNCHRONE SCHALTWERKE.................................................................................. 204 6.6 GRUNDLAGEN SYNCHRONER SCHALTWERKE................................................................ 206 6.6.1 RESET-LOGIK ZUR VORGABE DES ANFANGSZUSTANDS.................................... 206 6.6.2 ASYNCHRONE UND SYNCHRONE EINGABE ..................................................... 207 6.6.3 KOMBINATORISCHE AUSGABE UND REGISTERAUSGABE .................................. 207 6.7 BEISPIEL FUER DIE ANALYSE SYNCHRONER SCHALTWERKE ............................................ 209 6.8 BEISPIELE FUER DEN ENTWURF SYNCHRONER SCHALTWERKE ......................................... 210 7 DIGITALE HALBLEITERSPEICHER..................................................................................... 219 7.1 SCHREIB-/LESESPEICHER (RAM).......................................................................... 220 7.1.1 STATISCHES RAM (SRAM)...................................................................... 221 7.1.2 DYNAMISCHES RAM (DRAM) ............................................................... 224 7.1.3 DAS FAST-PAGE-MODE-DRAM (FPM-DRAM) ....................................... 229 7.1.4 DAS ENHANCED DRAM (EDRAM)......................................................... 230 7.1.5 DAS EXTENDED-DATA-OUTPUT-DRAM (EDO-DRAM) ............................. 230 7.1.6 BURST EXTENDED DATA OUTPUT DRAM (BEDO-DRAM) ......................... 231 7.1.7 DAS SYNCHRONE DRAM (SDRAM)........................................................ 232 7.1.8 DAS ENHANCED SDRAM (ESDRAM) .................................................... 234 7.1.9 DAS DOUBLE DATA RATE SDRAM (DDR SDRAM)................................. 235 7.1.10 QUASISTATISCHES DYNAMISCHES RAM ...................................................... 240 7.1.11 DUAL-PORT-RAM UND VIDEO-RAM ........................................................ 241 7.1.12 FIRST-IN/FIRST-OUT-SPEICHER (FIFO-SPEICHER) ........................................ 245 7.1.13 DAS FRAM............................................................................................ 247 7.1.14 DAS MRAM........................................................................................... 252 7.2 FESTWERTSPEICHER (ROM) .................................................................................. 255 7.2.1 MASKENPROGRAMMIERTES ROM............................................................... 255 7.2.2 PROGRAMMIERBARES ROM (PROM) ........................................................ 257 7.2.3 UV-LOESCHBARES, PROGRAMMIERBARES ROM (EPROM) ............................ 257 7.2.4 ELEKTRISCH LOESCHBARE, PROGRAMMIERBARE ROMS (EAROM, EEPROM) . 258 7.2.5 NICHTFLUECHTIGE RAMS (NON VOLATILE RAMS, NOVRAMS) ................... 260 7.2.6 FLASH-SPEICHER (FLASH MEMORY)............................................................ 261 7.3 ENTWURF KOMPLEXER SPEICHERSYSTEME ............................................................... 264 7.4 TABELLARISCHE UEBERSICHT UEBER VERFUEGBARE SPEICHERBAUSTEINE ............................ 268 8 ANALOG-DIGITAL- UND DIGITAL-ANALOG-UMSETZER ..................................................... 271 INHALTSVERZEICHNIS XIII 8.1 DAS WESEN VON ANALOG-DIGITAL-UMSETZERN .................................................... 271 8.2 ANWENDUNGEN VON ANALOG-DIGITAL- UND DIGITAL-ANALOG-UMSETZERN .............. 273 8.3 SYSTEME ZUR UMSETZUNG ANALOGER IN DIGITALE SIGNALE UND DIGITALER IN ANALOGE SIGNALE ............................................................................. 275 8.3.1 DAS ABTASTTHEOREM............................................................................... 276 8.3.2 DAS ABTASTHALTEGLIED (AHG) ................................................................ 277 8.3.2.1 FORDERUNGEN AN EIN ABTASTHALTEGLIED WAEHREND DER ABTASTPHASE 280 8.3.2.2 FORDERUNGEN AN EIN ABTASTHALTEGLIED WAEHREND DER HALTEPHASE. 280 8.3.2.3 FORDERUNGEN AN EIN ABTASTHALTEGLIED BEZUEGLICH DER UMSCHALTCHARAKTERISTIK ............................................................. 281 8.3.3 ERREICHBARE GENAUIGKEIT FUER ADUS MIT EINER CODEWORTLAENGE VON N BIT 284 8.3.4 DIGITALCODES FUER ADUS UND DAUS....................................................... 286 8.4 PRINZIPIEN DER ANALOG-DIGITAL-UMSETZUNG ...................................................... 288 8.4.1 DAS PARALLELVERFAHREN ........................................................................... 288 8.4.2 DAS WAEGEVERFAHREN.............................................................................. 290 8.4.2.1 ANALOG-DIGITAL-UMSETZER MIT SUKZESSIVER APPROXIMATION...... 292 8.4.2.2 ANALOG-DIGITAL-UMSETZER NACH DEM WAEGEPRINZIP IN KASKADENSTRUKTUR ................................................................... 293 8.4.3 DAS ZAEHLVERFAHREN................................................................................ 295 8.4.4 DAS ERWEITERTE PARALLELVERFAHREN .......................................................... 296 8.4.4.1 DAS ALLGEMEINE PRINZIP DES ERWEITERTEN PARALLELVERFAHRENS ..... 296 8.4.4.2 DER PIPELINE-ANALOG-DIGITAL-UMSETZER................................... 299 8.4.5 DAS ERWEITERTE ZAEHLVERFAHREN ............................................................... 301 8.4.6 SONDERFORMEN VON ANALOG-DIGITAL-UMSETZERN..................................... 302 8.4.6.1 INDIREKTE VERFAHREN ................................................................. 302 8.4.6.2 DER SIGMA-DELTA-UMSETZER ..................................................... 306 8.4.6.3 DIE NICHTLINEARE ANALOG-DIGITAL-UMSETZUNG ........................... 309 8.5 PRINZIPIEN DER DIGITAL-ANALOG-UMSETZUNG ...................................................... 309 8.5.1 DIE SUMMATION GEWICHTETER STROEME..................................................... 311 8.5.2 UMSETZER MIT R-2R-LEITERNETZWERK ..................................................... 312 8.6 EIGENSCHAFTEN REALER AD- UND DA-UMSETZER .................................................. 313 8.6.1 STATISCHE FEHLER .................................................................................... 314 8.6.1.1 DIE QUANTISIERUNGSFEHLER......................................................... 314 8.6.1.2 DER OFFSETFEHLER....................................................................... 315 8.6.1.3 DER VERSTAERKUNGSFEHLER ........................................................... 316 8.6.1.4 DIE NICHTLINEARITAET................................................................... 316 8.6.1.5 DIE DIFFERENTIELLE NICHTLINEARITAET.............................................. 317 8.6.1.6 DER MONOTONIEFEHLER ............................................................... 317 8.6.1.7 DIE BETRIEBSSPANNUNGSABHAENGIGKEIT DER WANDLERPARAMETER ... 317 8.6.2 DYNAMISCHE FEHLER............................................................................... 318 8.6.2.1 DIE EINSCHWINGZEIT ................................................................. 318 8.6.2.2 DER SIGNAL-RAUSCH-ABSTAND UND DIE EFFEKTIVE AUFLOESUNG...... 319 8.6.2.3 HARMONISCHE VERZERRUNGEN ..................................................... 320 8.6.2.4 DAS HISTOGRAMM...................................................................... 320 8.6.2.5 GLITCH-FLAECHE........................................................................... 321 8.7 BETRIEB VON ANALOG-DIGITAL-UMSETZERN........................................................... 321 8.7.1 BETRIEB VON UNIVERSAL-ANALOG-DIGITAL-UMSETZERN............................... 322 8.7.2 BETRIEB VON ANALOG-DIGITAL-UMSETZERN MIT MIKROPROZESSOR-INTERFACE 324 9 MIKROPROZESSOREN UND MIKROCONTROLLER .............................................................. 327 9.1 GRUNDLAGEN DER MIKROPROZESSORTECHNIK .......................................................... 327 XIV INHALTSVERZEICHNIS 9.2 ANWENDUNGSBEREICHE UND TRENDS .................................................................... 329 9.3 DIE STRUKTUR EINES MIKRORECHNERS .................................................................... 331 9.4 AUFBAU UND FUNKTION EINES 8-BIT-MIKROPROZESSORS ......................................... 334 9.4.1 DIE HARDWARE-STRUKTUR DES MIKROPROZESSORS 8085 ............................... 335 9.4.2 DIE ARBEITSWEISE DES MIKROPROZESSORS 8085 ........................................ 339 9.4.2.1 DIE ZEITLICHE STRUKTUR DER BEFEHLSAUSFUEHRUNG .......................... 339 9.4.2.2 BEISPIEL FUER EINEN BEFEHLSZYKLUS IM LINIENDIAGRAMM ............. 342 9.5 AUFBAU UND FUNKTION DES MIKROCONTROLLERS 8051 ............................................ 343 9.5.1 DIE HARDWARE DES MIKROCONTROLLERS 8051 ............................................. 344 9.5.1.1 DIE ZENTRALEINHEIT .................................................................... 346 9.5.1.2 DIE SPEICHEREINHEIT .................................................................. 346 9.5.1.3 PARALLELE I/O-PORTS (8 BIT) ........................................................ 355 9.5.1.4 DIE TIMER DES MIKROCONTROLLERS 8051 ...................................... 359 9.5.1.5 GRUNDLAGEN DER SERIELLEN DATENUEBERTRAGUNG GEMAESS V.24 UND RS-232C............................................................................ 363 9.5.1.6 DIE SERIELLE SCHNITTSTELLE DES MIKROCONTROLLERS 8051 ................ 366 9.5.1.7 INTERRUPTS DES MIKROCONTROLLERS 8051 ....................................... 376 9.5.1.8 BETRIEBSARTEN MIT REDUZIERTEM STROMVERBRAUCH BEIM CONTROLLER 80C51 ..................................................................... 383 9.5.1.9 DIE ANSCHLUSS-BELEGUNG DES MIKROCONTROLLERS 8051............... 385 9.5.2 DIE ZEITLICHE STRUKTUR BEI DER BEFEHLSAUSFUEHRUNG ................................. 387 9.5.3 DIE SOFTWARE-STRUKTUR DES MIKROCONTROLLERS 8051 ................................ 390 9.5.3.1 DIE ADRESSIERUNGSARTEN DES MIKROCONTROLLERS 8051 ................. 390 9.5.3.2 DER BEFEHLSSATZ DES MIKROCONTROLLERS 8051 ............................. 391 9.5.4 DIE MODULARE PROGRAMMENTWICKLUNG FUER DEN MIKROCONTROLLERS 8051405 9.5.4.1 PRINZIPIEN DES SOFTWARE ENGINEERING ....................................... 405 9.5.4.2 DER MIKROCOMPUTER-DESIGN-ZYKLUS......................................... 409 9.5.4.3 BEISPIELE FUER 8051-ASSEMBLER- UND -C-PROGRAMME ................. 428 9.5.4.4 DIE EINBINDUNG VON ASSEMBLERROUTINEN IN C-PROGRAMME....... 438 9.6 DIE MIKROCONTROLLER-FAMILIE MCS51............................................................... 444 9.6.1 DER 8-BIT-MIKROCONTROLLER 80515 MIT INTERNEM ANALOG-DIGITAL-UMSETZER ..................................................................... 445 9.6.2 MIKROCONTROLLER-APPLIKATIONEN ............................................................. 446 10 UEBUNGSAUFGABEN MIT LOESUNGEN ............................................................................. 449 AUFGABE 1: MINIMIEREN LOGISCHER GLEICHUNGEN .................................................... 450 AUFGABE 2: MINIMIEREN LOGISCHER GLEICHUNGEN .................................................... 450 AUFGABE 3: MINIMIEREN LOGISCHER GLEICHUNGEN .................................................... 450 AUFGABE 4: MINIMIEREN LOGISCHER GLEICHUNGEN .................................................... 451 AUFGABE 5: ENTWURF EINES 2-BIT-VERGLEICHERS ....................................................... 452 AUFGABE 6: SCHALTNETZ ZUR WASSERSTANDSREGELUNG ................................................. 453 AUFGABE 7: WIDERSTANDSDIMENSIONIERUNG FUER GATTER MIT OFFENEM KOLLEKTOR ........ 455 AUFGABE 8: ANSTEUERUNG VON LEUCHTDIODEN.......................................................... 455 AUFGABE 9: VHDL-ENTWURF EINES ADDIERERS, TEST MIT EINER TESTBENCH MIT TESTVEKTOREN ......................................... 457 AUFGABE 10: DARSTELLUNG VON HEXADEZIMALZIFFERN AUF EINER 7-SEGMENT-ANZEIGE... 459 AUFGABE 11: ZUSTANDS- UND FLANKENGESTEUERTES D-FLIPFLOP..................................... 461 AUFGABE 12: ANALYSE EINES SCHALTWERKS MIT D-FLIPFLOPS........................................ 462 AUFGABE 13: ENTWURF EINES JK- UND EINES T-FLIPFLOPS MIT HILFE EINES D-FLIPF LOPS 463 AUFGABE 14: STEUERUNG EINER AMPELANLAGE............................................................. 464 AUFGABE 15: TESTBENCH FUER EINEN SYNCHRONEN DUALZAEHLER....................................... 467 INHALTSVERZEICHNIS XV AUFGABE 16: VHDL-ENTWURF DES PROGRAMMIERBAREN SYNCHRONZAEHLERS 74163....... 472 AUFGABE 17: SYNCHRONER MODULO-5-ZAEHLER ............................................................ 472 AUFGABE 18: ENTWURF EINES SYNCHRONEN SCHALTWERKS (MOORE-AUTOMAT) ................ 476 AUFGABE 19: ENTWURF EINES SYNCHRONEN SCHALTWERKS (MEALY-AUTOMAT)................. 479 AUFGABE 20: ENTWURF EINES SYNCHRONEN SCHALTWERKS MIT REGISTERAUSGABE ............ 484 AUFGABE 21: ENTWURF EINES SRAMS 1K X 8 BIT (VHDL-MODELL MIT TESTBENCH).... 486 AUFGABE 22: ENTWURF EINES SPEICHERSYSTEMS MIT 8-BIT-WORTBREITE........................ 491 AUFGABE 23: SPEICHERSYSTEM MIT 16-BIT-DATENBUS ................................................ 494 AUFGABE 24: MIKROCONTROLLERSYSTEM MIT EXTERNER SPEICHERERWEITERUNG................. 496 AUFGABE 25: TASTENDECODIERUNG MIT DEM MIKROCONTROLLER 8051............................ 497 11 ANHANG.................................................................................................................... 503 11.1 SCHALTSYMBOLE IN DER DIGITALTECHNIK................................................................ 503 11.1.1 FUNKTIONSBLOECKE ................................................................................... 503 11.1.2 BESCHREIBUNGSFELDER............................................................................. 506 11.1.3 ABHAENGIGKEITSNOTATION ......................................................................... 507 11.1.3.1 UND-ABHAENGIGKEIT (G)......................................................... 508 11.1.3.2 ODER-ABHAENGIGKEIT (V) ...................................................... 509 11.1.3.3 NEGATIONS-ABHAENGIGKEIT (N) ................................................. 509 11.1.3.4 VERBINDUNGS-ABHAENGIGKEIT (Z) ............................................. 510 11.1.3.5 SETZ- UND RUECKSETZ-ABHAENGIGKEIT (S, R)............................... 510 11.1.3.6 STEUER-ABHAENGIGKEIT (C) ....................................................... 511 11.1.3.7 FREIGABE-ABHAENGIGKEIT (EN) ................................................. 511 11.1.3.8 MODE-ABHAENGIGKEIT (M) ....................................................... 512 11.1.3.9 ADRESSEN-ABHAENGIGKEIT (A)................................................... 512 11.2 BEFEHLSLISTE DES MIKROCONTROLLERS 8051 ........................................................... 513 12 LITERATUR ................................................................................................................. 517 13 SACHVERZEICHNIS ...................................................................................................... 521
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