FPGA学习（第7节）-Verilog状态机（状态按条件切换）一、状态机设计要点二、Verilog实现状态机练习题

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我是靠谱客的博主平常麦片，最近开发中收集的这篇文章主要介绍FPGA学习（第7节）-Verilog状态机（状态按条件切换）一、状态机设计要点二、Verilog实现状态机练习题，觉得挺不错的，现在分享给大家，希望可以做个参考。

概述

好的设计思路，扎实的设计基础是Verilog设计电路的重点。

之前我们学习了Verilog计数器设计

计数器学习链接：http://blog.csdn.net/fengyuwuzu0519/article/details/72568727

这一节来看状态机设计。

一、状态机设计要点

1、概述

（2）状态机的转移图

（3）结构：

（4）设计标准

（5）状态机三段设计方法

第一：

第二：

第三：

（6）三段状态机设计注意点

二、Verilog实现状态机练习题

（1）简单的状态切换

实现思路：三段

代码

module  exercise37(clk,rst_n,en,state_c);

parameter   STATE_WID   =   2;
parameter   IDLE        =   2'b00;
parameter   S1          =   2'b01;
parameter   S2          =   2'b10;

input                       clk;
input                       rst_n;
input                       en;
output  [STATE_WID-1:0]     state_c;    

reg     [STATE_WID-1:0]     state_c;

reg     [STATE_WID-1:0]     state_n;


always  @(posedge clk or negedge rst_n)begin
    if(rst_n==1'b0)begin
        state_c<=IDLE;
    end
    else begin
        state_c<=state_n;
    end
end

always  @(*)begin
    case(state_c)
        IDLE:begin
            if(en==1'b1)begin
                state_n=S1;
            end
            else begin
                state_n=IDLE;
            end
        end
        S1:begin
            if(en==1'b1)begin
                state_n=S2;
            end
            else begin
                state_n=S1;
            end
        end
        S2:begin
            if(en==1'b1)begin
                state_n=IDLE;
            end
            else begin
                state_n=S2;
            end
        end
        default:begin
            state_n=state_c;
        end
    endcase
end
endmodule

（2）根据条件切换状态

代码实现:

module  state2(clk,rst_n,en,state_c);

parameter   STATE_WID   =   2;
parameter   IDLE        =   2'b00;
parameter   S1          =   2'b01;
parameter   S2          =   2'b10;

input                       clk;
input                       rst_n;
input                       en;
output  [STATE_WID-1:0]     state_c;    

reg     [STATE_WID-1:0]     state_c;

reg     [STATE_WID-1:0]     state_n;

always  @(posedge clk or negedge rst_n)begin
    if(rst_n==1'b0)begin
        state_c<=IDLE;
    end
    else begin
        state_c<=state_n;
    end
end

always  @(*)begin
    case(state_c)
        IDLE:begin
            if(en==1'b1)begin
                state_n=S1;
            end
            else begin
                state_n=IDLE;
            end
        end
        S1:begin
            if(count==4)begin
                state_n=S2;
            end
            else begin
                state_n=S1;
            end
        end
        S2:begin
            if(count==6)begin
                state_n=IDLE;
            end
            else begin
                state_n=S2;
            end
        end
        default:begin
            state_n=state_c;
        end
    endcase
end

always  @(posedge clk or negedge rst_n)begin
    if(rst_n==1'b0)begin
        count <= 0;
    end
    else if(state_c==S1)begin
        if(count==4)
            count <= 0;
        else
            count <= count + 1;
    end
    else if(state_c==S2)begin
        if(count==6)
            count <= 0;
        else
            count <= count + 1;
    end
    else begin
        count <= 0;
    end
end

endmodule

（3）状态机实现流水灯

module led(clk,rst_n,led);  
  
input clk ;  
input rst_n ;  

output reg [3:0]led ;  
    
reg     [1:0]     state_c;  
reg     [1:0]     state_n;

parameter   IDLE        =   2'b00;  
parameter   S1          =   2'b01;  
parameter   S2          =   2'b10;  

reg [31:0] count;    
  
  
always  @(posedge clk or negedge rst_n)begin  
    if(rst_n==1'b0)begin  
        state_c<=IDLE;  
    end  
    else begin  
        state_c<=state_n;  
    end  
end  

always  @(*)begin  
    case(state_c)  
        IDLE:begin  
            if(count==49999999)begin  
                state_n=S1;  
            end  
            else begin  
                state_n=IDLE;  
            end  
        end  
        S1:begin  
            if(count==49999999)begin  
                state_n=S2;  
            end  
            else begin  
                state_n=S1;  
            end  
        end  
        S2:begin  
            if(count==49999999)begin  
                state_n=IDLE;  
            end  
            else begin  
                state_n=S2;  
            end  
        end  
        default:begin  
            state_n=state_c;  
        end  
    endcase  
end  

always  @(posedge clk or negedge rst_n)begin  
    if(rst_n==1'b0)begin  
        led <= 4'b1111;  
    end  
    else if(state_c==S1)begin  
        led=4'b0011; 
    end  
    else if(state_c==S2)begin  
        led=4'b1100; 
    end  
    else begin  
        led <= 4'b1111;  
    end  
end  
 

always  @(posedge clk or negedge rst_n)begin  
    if(rst_n==1'b0)begin  
        count <= 0;  
    end  
    else begin  
        if(count==49999999)  
            count <= 0;  
        else  
            count <= count + 1;  
    end  
end  

endmodule