同步状态机
概念
同步状态机(同一脉冲边沿触发):有限个离散状态及某状之间的转移
异步状态机无法综合
分类
Moore状态机 只和状态有关,与输入无关
Mealy状态机 和状态和输入都有关
Mealy型比Moore型少一个状态
结构
由状态寄存器(触发器)作为状态记忆部件
仅当触发信号到达时刻才可能发生状态改变
n个触发器,最多2^n个状态
三要素
状态——状态方程
输出——输出方程
输入——驱动方程
状态分配
二进制码:触发器少/多个比特位改变,易产生毛刺
gray码:一个比特位改变/状态改变必须依序改变
独热码(001 010 100):n个状态n个触发器,高速/电路较大
三段式three always最佳
设计步骤
1.分析输入输出端口信号
2.状态说明与状态转移图
3.根据状态转移图进行Verilog语言描述
- 输入输出端口声明
- 现态和次态声明:
reg[x:0]state,next_state;
- 给状态定义常量:
parameter s0=3'd0,s1=3'd1......
- 现态与次态转变:
always@(posedge clk or negedge rst_n)begin if(!rst_n) state<=s0; else state<=next_state; end
- 状态转移说明:
always@(posedge clk)begin case(state)......endcase end
- 输出说明
4.测试代码编写,仿真
序列检测
代码
in输入:01010‘1011011’0
结果
当next_state为s9时,out置为1
自动售饮料机
要求
2.5元/瓶,硬币有0.5和1.0两种,考虑找零
设计
s0-0元
s1-0.5元
s2-1元
s3-1.5元
s4-2元
s5-2.5元
s6-3元
s0状态下,start=1,若检测到投币,一次新的售货操作开始
s1/s2/s3/s4状态下,若检测到cancel=1,取消操作,状态返回s0,并退回相应的币值
s5状态下,卖出饮料不找零;s6状态下,卖出饮料并找零;
s5/s6状态下,操作完成后,都返回s0
只有在s0状态下,hold=0,可发起新一轮操作,其它状态下都为1
实现
依次投入硬币:1,1,0,5,1,cancel置1