第五讲状态机设计实例详解

第五讲状态机设计实例详解演示文稿当前1页，总共24页。优选第五讲状态机设计实例当前2页，总共24页。希望综合得到的电路图:当前3页，总共24页。方式1：次态进程现态进程输出逻辑采用并行语句当前4页，总共24页。标准双进程状态机方式2：当前5页，总共24页。单进程状态机方式3：当前6页，总共24页。二、状态编码处理1、枚举型状态编码：代码编写简单易于维护例：设计三个状态的状态机type

STATE_TYPE

is

(START,

MIDDLE,

STOP)

;

signal

STATE

:

STATE_TYPE

;···

case

STATE

is

when

START

=>

···

when

MIDDLE

=>

···

when

STOP

=>

···when

others

=>

···

end

case

;状态定义状态转移容错处理采用枚举定义，无效状态不可仿真！当前7页，总共24页。2、定义包含无效状态的枚举变量：type

STATE_TYPE

is

(START,

MIDDLE,

STOP,

DUMMY)

;

signal

STATE

:

STATE_TYPE

;···

case

STATE

is

when

START

=>

···

when

MIDDLE

=>

···

when

STOP

=>

···

现在，无效状态可以仿真了。但是，可能要枚举大量的无效状态，One-Hot编码呢？

when

DUMMY

=>

···

--orwhenothers

end

case

;当前8页，总共24页。3、推荐：手工状态编码architecture……signal

STATE

:std_logic_vector

(2

downto

0)

;constant

START

:

std_logic_vector

(2

downto

0):=

"001";constant

MIDDLE

:std_logic_vector

(2

downto

0):=

"010";

constant

STOP

:std_logic_vector

(2

downto

0)

:=

"100";begin···

case

STATE

is

when

START

=>

···

when

MIDDLE

=>

···

when

STOP

=>

···

when

others

=>

···

end

case

;···常量编码：最好的编码方式,与综合工具完全无关.当前9页，总共24页。三、未定义状态处理考虑容错性，需要定义非法状态的转移：whenothers=>next_state<=State0;某些应用，成本因素比容错更重要，可进行忽略处理：将信号current_state和next_state定义为:STD_LOGIC_VECTOR(3downto0)设计非容错系统：whenothers=>next_state<="----";使用常量状态编码的状态机，必须指明未定义状态的处理！1、成本？可靠性？

当前10页，总共24页。2、One-hot编码的容错技术

One-hot编码的优点？

One-hot编码的容错：对全部非法状态定义转移路径？对状态向量各位进行监测：有效位是否不等于1例：4状态的One-hot编码状态机,设状态信号的各位为：s0,s1,s2,s3Detect<=(s0and(s1ors2ors3))or(s1and(s0ors2ors3))or (s2and(s0ors1ors3))or(s3and(s0ors1ors2))监测到冲突信号，系统复位。当前11页，总共24页。四、交互式状态机的设计数字系统的结构状态机当前12页，总共24页。单向交互式状态机交互式状态机的结构(一)当前13页，总共24页。双向交互式状态机交互式状态机的结构(二)当前14页，总共24页。例：设计电路，完成如下数据处理功能：输入是4位的数据序列，输出是9位数据流，要求对连续的3个或4个输入序列为一组进行处理，得到相应分别为2个或3个一组的9位输出序列，并满足下式：当一组输入为4个数据（即ThreeOnly=0时）

Y1=A.B+A.C Y2=A.D+B.C Y3=B.D+C.D当一组输入为3个数据（即ThreeOnly=1时）

Y1=A.B+A.C Y4=B.C当前15页，总共24页。数据路径原理图当前16页，总共24页。数据通道代码当前17页，总共24页。主从式状态机当前18页，总共24页。主从式状态机的状态转移图主状态机从状态机当前19页，