Drehimpulsgeber und 4046

Hallo Oliver,

Oliver Betz schrieb:

gleichzeitige Zustandsänderungen sind sicher ein Problem, das ist aber IMHO in der Logik selbst begründet.

In der Post Implement Simulation ist kein Problem zu sehen, in diesem Fall mit ModelSim von Xilinx. Im frequenzselektiven Phasendiskriminator im CD4046 ist ja im Grunde auch so eine Statemachine mit RS-FFs drin, für die das Gleiche gelten müßte.

Mit synchron getakteten State Machines bekommst Du aber auch das Problem nicht weg, daß Zustandsänderungen genau auf der Taktflanke erfolgen, das passiert bei dieser Problemstellung hier nämlich. Gerade bei PLL kann man so nicht vorgehen, weil man da 2 unabhängige Takte hat. Das macht die Simulation von PLLs auch schwierig.

Was heißt mögen, ich war mal so vorgegangen, um digitale Störungen in einer analogen Umgebung zu minimieren, da klappt sehr gut, da der Takt fehlt. Außerdem ist der Stromverbrauch so minimal. Wenn sich die Eingangszustände nicht ändern, braucht sich in der Schaltung auch nichts zu ändern, also steht sie ganz still.

Man kann solche Schaltungen allerdings nur sehr schlecht automatisiert entwerfen, wie man es mit VHDL normalerweise machen kann, kommt aber auf sehr kompakte Lösungen. Jedenfalls ist es ganz amüsant zu beobachten, daß eine State Machine ohne Takt immer noch auf heftigen Widerspruch stößt ;-).

mfg. Winfried

[ungetaktete State Machines]

Der letzte Satz trifft bei Design Reviews mit juengeren Leuten immer mehr zu. "Ja wie zum Teufel funktioniert denn die ganze Chose da und wo ist der Reset?"

--
Gruesse, Joerg (der auch gerade wieder sowas macht, mangels Clock)

http://www.analogconsultants.com/

"gmail" domain blocked because of excessive spam.
Use another domain or send PM.

Holger Petersen schrieb:

Wieso? Klingelt das erste FF unbegrenzt weiter? Wenn man das zweite FF erst dann triggert wenn sich das erste mit hoher Wahrscheinlichkeit ausgeklingelt hat sollte es doch laufen?

Butzo

in-

cm per

rde.

Diese Bauweise erinnert mich an den Diskriminator in Revox-FM-UKW-Empf=E4nger.

--=20 mfg hdw

Hallo Winfried,

[...]

mit einem Takt kannst Du das sauber ordnen, und Du eliminierst "race conditions". Die Implementierung braucht nicht mehr Gatter als Deine "taktlose".

[...]

wirkt sich nach der Abtastung = Synchronisation aber nicht mehr aus.

Servus

Oliver

--
Oliver Betz, Munich
despammed.com might be broken, use Reply-To:

Henry Kiefer schrieb:

[...]

BTW: Beim getakteten Decoder f. Drehgebersignale sind metastabile Zustände kein Problem, solange Du nicht Impulse mit _sehr_ hoher Rate abtasten willst.

[Abhilfe]

erstens spendiert das nicht der Hersteller, sondern der Entwickler, zweitens ist es nicht unnötig sondern es "reduziert" die Wahrscheinlichkeit einer Fehlfunktion.

Servus

Oliver

--
Oliver Betz, Munich
despammed.com might be broken, use Reply-To:

Oliver Betz schrieb:

Es geht mir nicht direkt um Drehgeber.

1. muß man dafür die D-FFs auf Transistorebene analog betrachten. LTspice sollte helfen.
2. hatte ich das in einem fertigen IC gesehen.

- Henry

--
www.ehydra.dyndns.info

^^^^^^^^^^^^^

Genau: 'hohe' Wahrscheinlichkeit...

Seite 13 (sic!) des TI-PDFs rechnet selbst vor, dass man mit dem Auftreten des Fehlers 'alle 2 Millionen Jahre" rechnen könne. Und wie jede Statistik: Auch 'morgen' ist möglich...

Und dann hat man pro CPU 'einige Millionen Transistoren'. Ja, nicht jeder Transi formt ein D-Flipflopp.

Es ist schon etwas seltsam, dass 'unsere' Computer trotzdem alle so gut (und meist deterministisch :-) laufen...

Auf

ist das etwas kürzer und auf deutsch:

"Wesentlich ist, dass sich die metastabile Situation durch keine wie auch immer geartete Maßnahme vermeiden lässt. Jeder "Lösungsvorschlag" in dieser Richtung beruht stets auf einem Denkfehler, der das Auftre- ten der Metastabilität an irgendeiner Stelle ignoriert. Durch das Hintereinanderschalten von mehreren Abtaststufen (Flip-Flops) kann lediglich die Wahrscheinlichkeit des Fehlers beliebig stark reduziert werden."

Gruss, Holger

Hallo Joerg,

Joerg schrieb:

immerhin denken sie wenigstens an einen Reset, ich wäre ja schon froh, wenn immer einer da wäre. Ich war mal dabei, wie einer aus einem aufgehängten Laptop den Akku ausgebaut hat, um ihn zu resetten. Das gleiche Problem kann im Steuerrechner in Autos auftreten, wie ich selbst erleben mußte.

mfg Winfried

Bisher reichte hier in so einem Falle immer das Druecken des Power-Knopfes fuer ein paar Sekunden. Das gilt fuer diverse Laptops, also nicht nur ein Hersteller.

Gerrit

Hallo Oliver,

Oliver Betz schrieb: [....]

bei mir sah das aber nicht so aus. Ich habe sogar Literatur hier, wie man asynchrone (und synchrone) Schaltwerke strukturiert entwerfen kann, man muß sich nur über die Grenzen im Klaren sein. Das was Du mit "race condition" beschreibst, wird vermutlich ein metastabiler Zustand sein, der dann auftritt, wenn sich mehrere Eingangsvariablen gleichzeitig ändern. Das kann innerhalb eines synchron getakteten Systems nicht auftreten, bei dem Drehimpulsgeber allerdings auch nicht.

Da bin ich nicht so sicher, weil der Speicher keinen definierten Wert bekommt. Die PLL ist auch ein Beispiel, wo man mit "Abtastung" nicht arbeiten kann, denn asynchrone State Machines reagieren sofort. Wie gesagt, manchmal kann es von Vorteil sein, wenn man keinen Takt zur Verfügung stellen muß.

mfg Winfried

Hallo Gerrit,

Gerrit Heitsch schrieb:

ja frag mich nicht, es war nicht meiner, ich habe es nur gesehen und mich gewundert. Ich kann nur dunkel vermuten, daß der auf diese Weise auf diesen kaputten Zustand resettet hat, aber nicht das System komplett neu hochgefahren hat.

mfg Winfried

Winfried Salomon schrieb:

Oftmals ist das Powermanagement, RTC usw. in eigenem kleinen Mikrocontroller. Wenn der sich aufhängt, hilft dann nur noch Akku raus.

- Henry

--
www.ehydra.dyndns.info

Am Tue, 07 Oct 2008 20:50:09 +0200 schrieb Gerrit Heitsch:

Zumindest Exemplare von Dell und Samsung hatte ich auch schon soweit, dass nur noch Akku entfernen half.

Passiert sicher bei anderen auch.

Lutz

--
Mit unseren Sensoren ist der Administrator informiert, bevor es Probleme im 
Serverraum gibt: preiswerte Monitoring Hard- und Software-kostenloses Plugin 
auch für Nagios - Nachricht per e-mail,SMS und SNMP: http://www.messpc.de
Neu: Ethernetbox jetzt auch im 19 Zoll Gehäuse mit 12 Ports für Sensoren

Hallo Winfried,

[...]

Versuche es. Benötigt zwei Register für den "letzten Eingangszustand" und zwei für die Ausgänge (Up/Down oder Takt und Richtung).

nein.

Beim Drehgeber normalerweise nicht, bei der von Dir genannten Doppellichtschranke aber schon.

Der Impulsgeber kann sehr kurze Impulse auf einem Ausgang erzeugen, wenn es nicht bauartbedingt unwahrscheinlich gemacht wurde.

Hatte ich in ja schon geschrieben.

[...]

Die Wahrscheinlichkeit für das Weiterbestehen des "undefinierten" Wertes nimmt mit der Zeit aber dramatisch ab. Die Lebensdauer ist also praktisch "begrenzt". Wenn die zweite Abtastung also nach dieser Zeit erfolgt, kann man das Design beruhigt abliefern.

Sonst müßten wir auch befürchten, daß ein (richtig dimensionierter) Quarzoszillator nicht anschwingt, weil er (trotz des Rauschens) in seinem metastabilen Anfangszustand bleibt. Oder daß ich ersticke, weil alle Sauerstoffmoleküle sich zufällig in die andere Ecke des Zimmers verkrümeln.

Servus

Oliver

--
Oliver Betz, Munich
despammed.com might be broken, use Reply-To:

Müßte eigentlich den ACPI/ATX-Standards entsprechen, ich kenne auch keinen Rechner, bei dem das so nicht geht. Aber embedded devices haben diesen Knopf gar nicht immer. Bei unserem Device haben wir ihn versteckt angebaut; nicht dokumentiert, da nicht benötigt, aber so leicht auffindbar, daß man am Telephon sagen kann, "nimm einen Kugelschreiber und drücke mit der Spitze den kleinen schwarzen Punkt, da direkt neben..."

-ras

--

Ralph A. Schmid

http://www.dk5ras.de/ http://www.db0fue.de/
http://www.bclog.de/

Hallo Oliver,

Oliver Betz schrieb:

die Richtungserkennung der Doppellichtschranke, die ich gepostet habe, ist etwas komplizierter. In der synchron getakteten Version braucht man

4 D-FFs, weil mehr als 8 Zustände da sind, um die Richtung unter allen Bedingungen zu erkennen. Die asynchrone Version braucht sogar noch mehr, aber die Gleichungen sind viel einfacher, soweit ich mich noch erinnere.

Das Ganze stammt ursprünglich aus einem Buch, das Zustandsdiagramm hatte ich übernommen, nicht jedoch die Realisierung der Schaltung. Die Arbeit mach ich mir jetzt aber nicht nochmal, was sollte sich ändern? Mir fiel nur auf, daß die Schaltung hier genau paßt.

Aus Zeitmangel kann ich das nur kurz ansehen, vermutlich meinst Du dann das, was man auch mit statischen und dynamischen Hazards bezeichnet. Die jedoch lassen sich bei asynchronen State Machines per Design vermeiden, was ich auch getan habe.

Das kann ich aber nicht erkennen. Selbst Prellen stört die nicht.

Mein Browser läßt nicht zu, diesem Link zu folgen. Meinst Du Glitches am Ausgang meiner Schaltung? Das sehe ich nicht und halte es für ausgeschlossen, jedenfalls laut Simulation und in Realität ist mir nichts dergleichen aufgefallen, dann müßte der Zähler dahinter einen Fehler machen.

Was ich gepostet habe war ja eigentlich nur der Versuch, 1 Bit für die Richtung mit dem kleinstmöglichen GAL zu bringen. So ein GAL könnte ich sofort brennen, aber den Praxistest wollte ich nicht machen. Letzten Endes bin ich mir auch nicht 100% sicher, ob bei der Geschwindigkeit innerhalb der Rückkoppelung das Ganze zwingend sauber funktionieren muß, weil solche Systeme eigentlich schon analog sind und schwer überschaubar. Rein digital gesehen gibt es für mich keinen Zweifel.

So ist das mit den metastabilen Zuständen. Ich hab vor langer Zeit am Beispiel genau des hier verwendeten Nand-RS-FFs mal Metastabilität untersucht. Mangels schnellem Speicherscope war das schwer zu beobachten, aber was ich sehen konnte war, daß das Einschwingverhalten bei jeder Periode unterschiedlich lange dauerte. Sehr langes Einschwingen kam nur selten vor, aber es kam vor. Während dieses Schwebezustandes kann das folgende Gatter in's Schwingen geraten und den unerlaubten Zustand am Ausgang weitergeben. Jemand hat eine Applikation Note gepostet, in der Genaueres drinsteht.

Zumindest das mit dem Oszillator kommt mir irgendwie bekannt vor ;-).

mfg. Winfried

Howard Johnson, "High-speed digital Design" hat dazu was in Kapitel 3.11 (mit Meßaufbau und Ergebnissen), ansonsten erinnere ich mich an AppNotes von Xilinx und TI, die es online geben sollte.

cu Michael

--
Some people have no respect of age unless it is bottled.