三段式狀态機設計

狀态機設計需滿足的幾個要求：

1. 三段式要求

有限狀态機采用三段式風格，即三個always塊描述狀态機.

第一個組合邏輯always塊用來描述下一狀态的轉移（next state logic）  

     第二個時序邏輯always塊用來描述目前狀态.（current state） 寄存器的複位和變化.       

     第三個always塊用來描述輸出.（output logic）  組合or時序 均可.       
           

優點：書寫清晰，組合與時序分離設計，易于綜合，且在一定程度上避免了狀态轉移和輸出等組合邏輯中的毛刺.

2. 狀态機狀态信号命名方法

目前狀态命名為current_state,下一狀态命名為next_state.
           

主要目的是為了提高狀态機的可讀性，為分析邏輯功 能提供友善，也可以是cstate or nstate.

3.編碼方式

準則：使用參數指派狀态
  兩種常用的編碼方式：二進制編碼及獨熱碼編碼
  二進制編碼占用的位數少，但其狀态跳變需要額外的譯碼電路，這樣的編碼方式會對狀态機的運作速度有所限制，可以滿足一般的設計要求。
  獨熱碼編碼，以n bit表示n個 狀态，這樣編碼的譯碼部分可以做到最簡，工作頻率可以做到較高，相對于二進制而言，需要更多的位。
           

建議使用的獨熱碼，電路的速度和可靠性有顯著的提高，但注意：存在多餘的狀态，就有一些不可到達的狀态，需要在case語句的最後，加default分支，以確定能回到IDLE狀态。

4.狀态機設計的注意事項

設計的狀态跳轉條件是否充分
    狀态跳轉條件都不滿足的情況下，狀态機如何工作
    未定義的狀态應如何設計
    狀态機跳轉設計中，是否受外部信号的影響
           

5.三段式的寫法

組合邏輯always塊：（負責狀态的跳轉）、

  always@(current_state or else signal)（敏感清單中存放對狀态跳轉有影響的信号）

     begin
     next_state=x;    （初始化，使得系統複位進入正确的狀态）

     case(current_state)
     s1: if(.....)
 next_state=s2
     .
     .
     .......
     endcase
     end

    時序邏輯always塊：
        always@(posedge clk or negedge rst)
         if(!rst)
         current_state<=IDLE;
         else
         current_state<=next_state;

  描述輸出的always塊可以是組合的也可以是時序的；
           

6.典型的序列檢測狀态機寫法：

IMG_0141.JPG

作者：喜歡蘿莉的逗逼青年

連結：https://www.jianshu.com/p/5eee434ab24d

來源：簡書

著作權歸作者所有。商業轉載請聯系作者獲得授權，非商業轉載請注明出處。