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四段式状态机的学习

在FPGA中,相信有FPGA学习经验的都能了解,现在流行的状态机设计,一般可分为一段式、两段式和三段式,如果不了解的,可以自行百度。       上面的三种设计法虽然很流行,但设计时仍然要考虑很多因素,导致总是要反反复复调试才能设计成功。这不符合明德扬一次考虑一个因素、一次性设计正确的设计理念。为此,明·德·扬特推出四段式状态机的写法。
工具/原料
1

Gvim

2

至简设计法

方法/步骤
1

四段式不是指三个always代码,而是四段程序。使用四段式的写法,可参照明·德·扬GVIM特色指令Ztj产生的状态机模板。

2

第一段,同步时序的always模块,格式化描述次态迁移到现态寄存器。

3

第二段,组合逻辑的always模块,描述状态转移条件判断。注意转移条件用信号来表示,信号名要按明·德·扬规则来命名。

4

第三段,用assign定义转移条件。注意条件一定要加上现态。

5

第四段,设计输出信号。明·德·扬规范要求一个always设计一个信号,因此有多少个输出信号,就有多少个always。

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明·德·扬四段式状态机符合一次只考虑一个因素的设计理念。第一段代码,照抄格式,完全不用想其他的。第二段代码,只考虑状态之间的跳转,也就是说各个状态机之间跳转关系。第三段代码,只考虑跳转条件。第四段,每个信号逐个设计。

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明·德·扬为了保证一次设计正确,还制定了一些规范。例如第二段的跳转条件,只准用信号名代替,并且制定了跳转条件的命名规范,1是解决了命名困难的问题,2是对转移条件一目了然,如idl2s1_start,就可以看出是IDLE跳到S1状态的条件。 还有,明·德·扬规定转移条件的格式,一定是“ 当前状态&&具体条件”,以防想不到的情况出现。有了这些规范的保证,无论多复杂的场合,任何设计都能有条理、有步骤地一次性设计正确。

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