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四段式狀態(tài)機
在 FPGA中，相信有FPGA學(xué)習經(jīng)驗的都能了解，現在流行的狀態(tài)機設計，一般可分為一段式、兩段式和三段式，如果不了解的，可以自行百度。 上面的三種設計法雖然很流行，但設計時(shí)仍然要考慮很多因素，導致總是要反反復復調試才能設計成功。這不符合明德?lián)P一次考慮一個(gè)因素、一次性設計正確的設計理念。為此，明德?lián)P特推出四段式狀態(tài)機的寫(xiě)法。
四段式不是指三個(gè)always代碼，而是四段程序。使用四段式的寫(xiě)法，可參照明德?lián)PGVIM特色指令Ztj產(chǎn)生的狀態(tài)機模板。 第一段，同步時(shí)序的always模塊，格式化描述次態(tài)遷移到現態(tài)寄存器。
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always@(posedge clk or negedge rst_n)begin if(!rst_n)begin state_c <= IDLE; end else begin state_c <= state_n; end end
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第二段，組合邏輯的always模塊，描述狀態(tài)轉移條件判斷。注意轉移條件用信號來(lái)表示，信號名要按明德?lián)P規則來(lái)命名。
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always@(*)begin case(state_c) IDLE:begin if(idle2s1_start)begin state_n = S1; end else begin state_n = state_c; end end S1:begin if(s12s2_start)begin state_n = S2; end else begin state_n = state_c; end end S2:begin if(s22idl)begin state_n = IDLE; end else begin state_n = state_c; end end default:begin state_n = IDLE; end endcase end
assign idle2s1_start = state_c==IDLE && ; assign s12s2_start = state_c==S1 && ; assign s22idl_start = state_c==S2 && ;
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第三段，用assign定義轉移條件。注意條件一定要加上現態(tài)。
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assign idle2s1_start = state_c==IDLE && ; assign s12s2_start = state_c==S1 && ; assign s22idl_start = state_c==S2 && ;
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第四段，設計輸出信號。明德?lián)P規范要求一個(gè)always設計一個(gè)信號，因此有多少個(gè)輸出信號，就有多少個(gè)always。
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always @(posedge clk or negedge rst_n)begin if(!rst_n)begin out1 <=1'b0 end else if(state_c==S1)begin out1 <= 1'b1; end else begin out1 <= 1'b0; end end
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明德?lián)P四段式狀態(tài)機符合一次只考慮一個(gè)因素的設計理念。第一段代碼，照抄格式，完全不用想其他的。第二段代碼，只考慮狀態(tài)之間的跳轉，也就是說(shuō)各個(gè)狀態(tài)機之間跳轉關(guān)系。第三段代碼，只考慮跳轉條件。第三段，每個(gè)信號逐個(gè)設計。 明德?lián)P為了保證一次設計正確，還制定了一些規范。例如第二段的跳轉條件，只準用信號名代替，并且制定了跳轉條件的命名規范，1是解決了命名困難的問(wèn)題，2是對轉移條件一目了然，如idl2s1_start，就可以看出是IDLE跳到S1狀態(tài)的條件。還有，明德?lián)P規定轉移條件的格式，一定是“ 當前狀態(tài)&&具體條件”，以防想不到的情況出現。有了這些規范的保證，無(wú)論多復雜的場(chǎng)合，任何設計都能有條理、有步驟地一次性設計正確。
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