同步狀態機

同步狀態機相對於控制器，它將一項功能完成分成若干步驟，每一步對應於一個二進制的狀態。

基本介紹

• 中文名：同步狀態機
• 領域：計算機

同步狀態的搜尋與接收系統定時

巴克碼的檢測

同步狀態的搜尋是在對巴克碼檢測的基礎上實現的。我們採用7位移位暫存器、加法器和比較器實現巴克碼的檢測。實現原理如圖1所示。

圖1

根據7位巴克碼識別器原理圖，採用軟體仿真，輸入數據流是偽隨機的序列，得到仿真波形如圖2所示。從圖中可以看出，巴克碼到來時輸出一個尖脈衝，在本系統中此尖脈衝作為同步標誌脈衝，通過同步標誌脈衝來實現對狀態機工作狀態控制。

圖2

同步狀態轉移分析

在接收端的同步碼流中，當檢測到幀同步碼組時系統就會輸出一個同步脈衝。因為碼流中總含有與幀同步碼字相同的碼組，如果這種情況發生了就會產生一個假的同步信號，稱為假同步。同樣，系統由於受外部的干擾，同步碼組的某一位或者幾位出現傳輸錯誤，在接收端就檢測不出這樣的同步碼組，系統判為失步，這叫假失步。穩定的同步系統應該儘量減少以上兩種情況的發生。通常採用前方和後方保護電路來減免這種情況的發生。

通過以上分析，把同步過程分為同步態和捕捉態。在接收端，一旦檢測到幀同步碼組，則用它對接收定時系統復位。然後經過三幀校核，如仍能檢測出幀同步碼組，就確定系統已經進入同步態；如不存在幀同步碼組，則判斷開始檢出的是假幀同步信號，系統再以下一個檢出的幀同步碼組開始，重新進行捕捉。系統已經處於同步態時，為了避免出現假失步，也要進行三次校核，如果連續四次丟失同步信息，系統就進入捕捉態。狀態轉移如圖3 所示。

圖3

圖3中，虛線箭頭表示在規定時刻沒有捕捉到同步碼，實線箭頭表示在規定時刻捕捉到同步碼。1，2，3，4 為同步態，其中2，3，4 為校核狀態，5，6，7 為捕捉校驗態。

下面以同步校驗態為例說明狀態的轉移情況，當系統進入同步狀態1 後，在下一個定時時刻沒有捕捉到同步碼，這時系統進入2 狀態，如果在2 狀態下，下一個定時時刻檢測到了同步碼，判為假失步，系統重新回到同步態1；如果在定時時刻沒有檢測到同步碼，則系統進入3 狀態；在3 狀態的下一個定時時刻檢測到了同步碼，系統返回同步態1；同理，沒有檢測到同步碼字，系統進入4 狀態。其它狀態之間的轉移也可以在圖3中分析得到。

狀態機的控制與編碼

狀態轉移的控制採用兩個狀態計數器和一個位計數器來實現。由巴克碼識別器輸出的同步檢測信號作為狀態計數器1的觸發信號，每來一個同步檢測信號，狀態計數器1 就加1，同時輸出同步脈衝。

圖4

由位計數器和同步定時脈衝作為狀態計數器1的觸發信號。位計數器以同步檢測脈衝為基準，第一個同步檢測脈衝到來時，位計數器置位，並產生同步定時脈衝。每當位計數器計到同步脈衝應該出現的時刻，這時無論實際的同步檢測脈衝是否出現，都會輸出一個同步定時脈衝。這樣兩個狀態計數器的結果就可能不同，只有在同步檢測脈衝沒有丟失時才是一致的。當同步檢測脈衝丟失時，兩個狀態計數器的結果就會有差別，這種差別反應了同步狀態機各個狀態的變化。因此，如圖4 所示，兩個狀態計數器的輸出經過位拼接後作為同步狀態機的輸入，以此來實現對狀態機狀態轉移的控制。

狀態編碼

狀態機是由組合電路和時序電路構成的硬體時序電路。狀態的轉移取決於當前的狀態和狀態機的輸入，這種狀態機為米里型狀態機；狀態的轉移只取決於當前狀態的稱為莫爾型狀態機。莫爾型狀態機可以看作是米里型狀態機的一個特例。