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状态机finite-state machine学习笔记1

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我是靠谱客的博主 温柔铃铛，这篇文章主要介绍状态机finite-state machine学习笔记1，现在分享给大家，希望可以做个参考。

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状态机finite-state machine学习笔记1

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例子来自于<Verilog数字系统设计教程>第12章，书中的例子错误较多，代码已经经过改写。
在这里插入图片描述
状态转移图

1.Gray编码

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module fsm(
 Clock,
 Reset,
 A,
 K2,
 K1,
 state
);
input Clock,Reset,A;
output reg K1,K2;
output reg [1:0]state;
parameter Idle = 2'b00,
    Start = 2'b01,
    Stop = 2'b10,
    Clear = 2'b11;
always@(posedge Clock)
 if(!Reset)
  begin 
   state <= Idle;
   K2 = 0;
   K1 = 0;
  end
 else 
  case(state)
  
   Idle:if(A)begin
    state <= Start;
    K1 <= 0;
   end
   else begin
    state <= Idle;
    K2 = 0;
    K1 = 0;
   end
   
   Start:if(!A)begin
    state <= Stop;
   end
   else begin
    state <= Start;
   end
   
   Stop:if(A)begin
    state <=Clear;
    K2 <= 1;
   end
   else begin
    state <=Stop;
    K2 = 0;
    K1 = 0;
   end
   Clear:if(!A)begin
    state <=Idle;
    K1 <= 1;
    K2 <= 0;
   end
   else begin
    state <= Clear;
    K1 <= 1;
    K2 <= 0;
   end
  default:state <= 2'bxx;
  endcase
endmodule

在这里插入图片描述
2. one-hot code独热码编码方式

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module fsm1(//finite-state machin
         Clock,
         Reset,
         A,
         K2,
         K1
);
input Clock,Reset,A;
output reg K1,K2;
reg [3:0]state;
parameter Idle  = 4'b1000,
          Start = 2'b0100,
          Stop  = 2'b0010,
          Clear = 2'b0001;
always@(posedge Clock)
         if(!Reset)
             begin
                  state<= Idle;
                  K2=0;
                  K1= 0;
              end
         else
               case(state)
                    Idle:if(A)begin
                         	state<= Start;
                         	K1<= 0;
                          	end
                         else begin
                             state<= Idle;
                         	K2= 0;
	                        K1= 1;
                            end
                    Start:if(!A)begin
                         state<= Stop;
                            end
                          else begin
                              state<= Start;
                            end
                    Stop:if(A)begin
                        state<=Clear;
                             K2<= 1;
                            end
                         else begin
                            state<=Stop;
                                     K2= 0;
                                     K1= 0;
                            end
                    Clear:if(!A)begin
                                     state<=Idle;
                                     K1<= 1;
                                     K2<= 0;
                            end
                            else begin
                                     state<= Clear;
                            end
                   default:state<= Idle;
                   endcase

endmodule

和第一种Gray编码相比，独热码用到的逻辑器件更多，但是用独热码电路的速度和可靠性都要比Gray编码要有显著提升，推荐用独热码方式

在这里插入图片描述
state
在这里插入图片描述

3.状态的变化和输出开关的控制分成两部分，把每一个输出开关写成一个个独立的always块

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module fsm2(//finite-state machine
         Clock,
         Reset,
         A,
         K2,
         K1
);
input Clock,A,Reset;
output reg K1,K2;
reg [1:0] state,nextstate;
parameter Idle = 2'b00,
          Start = 2'b01,
          Stop = 2'b10,
          Clear = 2'b11;
always@(posedgeClock)
   if(!Reset)
        state<= Idle;
   else
	state<= nextstate;
   always@(state or A)
        case(state)
              Idle:if(A)
               nextstate= Start;
                else
             nextstate= Idle;
              Start:if(!A)
               nextstate= Stop;
 		  else    
 		    nextstate= Start;
   	     Stop:if(A)
		     nextstate= Clear;
  	      else
  	        nextstate= Stop;
  	     Clear:if(!A)
   		    nextstate= Idle;     
   		      else
   		       nextstate= Clear;
            default:nextstate= 2'bxx;
     endcase
      always@(state  or A)//Clear---->Idle
             if(!Reset)
                       K1= 0;
                            else
               if((state== Clear) && (!A))
            		  K1= 1;
                 else
                    K1= 0;
      always@(state  or  A)//Stop----->Clear
             if(!Reset)
                    K2= 0;
             else  
                 if((state== Stop) && A)								K2= 1;
                 else
                         K2= 0;
endmodule

这种风格的描述比较适合大型的状态机，差错和修改比较容易

在这里插入图片描述
state
在这里插入图片描述

4.把输出直接制定为状态码，开关的时间维持必须与状态维持的时间一致

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module fsm3(//finite-state machine
 Clock,
 Reset,
 A,
 K2,
 K1
);
input   Clock,Reset,A;
output  K1,K2;
reg [4:0] state;
 assign K2 = state[4];
 assign K1 = state[0];
 parameter 
 Idle        = 5'b0_0_0_0_0,
 Start       = 5'b0_0_0_1_0,
 Stop        = 5'b0_0_1_0_0,
 StopToClear = 5'b1_1_0_0_0,
 Clear       = 5'b0_1_0_1_0,
 ClearToIdle = 5'b0_0_1_1_1;
 always@(posedge Clock)
  if(!Reset)
   begin
    state <= Idle;
   end
  else
  case(state)
   Idle:if(A)
    state <= Start;
    else 
    state <= Idle;
   Start:if(!A)state = Stop;
   else state = Start;
   Stop:if(A)
    state<=StopToClear;
    else state<=Stop;
   StopToClear:state<=Clear;
   Clear:if(!A)
    state <= ClearToIdle;
   else state <= Clear;
  ClearToIdle:state <= Idle;
   default state <= Idle;
  endcase 
 endmodule

在这里插入图片描述

测试模块

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`timescale 1ns/1ns
`define clock_period 20 
module fsm_tb;
reg a;
reg clock,rst;
wire k2,k1;
fsm fsm_t(
         .Clock(clock),
         .Reset(rst),
         .A(a),
         .K2(k2),
         .K1(k1)
);
initial
clock = 1'b1;
         always#(`clock_period/2) clock = ~clock;
         initial begin
         rst= 0;
         a = 0;
         #(`clock_period*20);
         rst= 1;
         #(`clock_period*2);
         repeat(50)
         #(`clock_period*10)
	 a = {$random}%2;
         #(`clock_period*20);
         $stop;
end
endmodule

最后

以上就是温柔铃铛最近收集整理的关于状态机finite-state machine学习笔记1的全部内容，更多相关状态机finite-state内容请搜索靠谱客的其他文章。

本图文内容来源于网友提供，作为学习参考使用，或来自网络收集整理，版权属于原作者所有。
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