状态机描述时关键是要描述清楚几个状态机的要素,即如何进行状态转移,每个状态的输出是什么,状态转移的条件等。具体描述时方法各种各样,最常见的有三种描述方式: (1)一段式:整个状态机写到一个always模块里面,在该模块中既描述状态转移,又描述状态的输入和输出; (2)二段式:用两个always模块来描述状态机,其中一个always模块采用同步时序描述状态转移;另一个模块采用组合逻辑判断状态转移条件,描述状态转移规律以及输出; (3)三段式:在两个always模块描述方法基础上,使用三个always模块,一个always模块采用同步时序描述状态转移,一个always采用组合逻辑判断状态转移条件,描述状态转移规律,另一个always模块描述状态输出(可以用组合电路输出,也可以时序电路输出)。 三段式状态机示例模板://第一个进程,同步时序always模块,格式化描述次态寄存器迁移到现态寄存器 always @ (posedge clk or negedge rst_n) //异步复位 if(!rst_n) current_state <= IDLE; else current_state <= next_state; //注意,使用的是非阻塞赋值 //第二个进程,组合逻辑always模块,描述状态转移条件判断 always @ (current_state) //电平触发,现存状态为敏感信号 begin next_state = x; //要初始化,使得系统复位后能进入正确的状态 case(current_state) S1: if(...) next_state = S2; //阻塞赋值 S2: if(...) next_state = S3; //阻塞赋值 ... endcase end //第三个进程,同步时序always模块,格式化描述次态寄存器输出 always @ (posedge clk or negedge rst_n) begin ...//初始化 case(next_state) S1: out1 <= 1'b1; //注意是非阻塞逻辑 S2: out2 <= 1'b1; default:... //default的作用是免除综合工具综合出锁存器 endcase end
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