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[導讀]FPGA(現場(chǎng)可編程門(mén)陣列)中的一段式狀態(tài)機(也稱(chēng)為簡(jiǎn)單狀態(tài)機或單進(jìn)程狀態(tài)機)通常用于描述具有有限數量狀態(tài)的系統行為。這種狀態(tài)機通常包括一個(gè)狀態(tài)寄存器、一個(gè)輸入信號、一個(gè)輸出信號以及用于狀態(tài)轉換的邏輯。

FPGA(現場(chǎng)可編程門(mén)陣列)中的一段式狀態(tài)機(也稱(chēng)為簡(jiǎn)單狀態(tài)機或單進(jìn)程狀態(tài)機)通常用于描述具有有限數量狀態(tài)的系統行為。這種狀態(tài)機通常包括一個(gè)狀態(tài)寄存器、一個(gè)輸入信號、一個(gè)輸出信號以及用于狀態(tài)轉換的邏輯。

 

以下是一個(gè)使用Verilog HDL編寫(xiě)的一段式狀態(tài)機的代碼示例:

 

verilog

module one_stage_fsm ( 

    input clk,            // 時(shí)鐘信號 

    input reset,          // 異步復位信號 

    input start,          // 開(kāi)始信號,用于觸發(fā)狀態(tài)機 

    output reg done,      // 狀態(tài)機完成信號 

    // ... 可以添加其他輸入和輸出信號 

    // ... 

); 

 

// 定義狀態(tài) 

typedef enum reg [1:0] { 

    STATE_IDLE = 2'b00, 

    STATE_WORK = 2'b01, 

    STATE_DONE = 2'b10 

} fsm_state_t; 

 

// 當前狀態(tài)寄存器 

reg [1:0] current_state; 

 

// 狀態(tài)轉換邏輯 

always @(posedge clk or posedge reset) begin 

    if (reset) begin 

        // 異步復位,將狀態(tài)機設置到初始狀態(tài) 

        current_state <= STATE_IDLE; 

        done <= 0; 

    // ... 重置其他輸出信號 ... 

    end else begin 

        case (current_state) 

            STATE_IDLE: begin 

                if (start) begin 

                    // start信號為高時(shí),從IDLE狀態(tài)轉換到WORK狀態(tài) 

                    current_state <= STATE_WORK; 

                end 

                // ... 其他IDLE狀態(tài)下的操作 ... 

            end 

            STATE_WORK: begin 

                // WORK狀態(tài)下執行操作 

                // ... 執行工作的代碼 ... 

                // 假設工作完成后直接跳轉到DONE狀態(tài) 

                current_state <= STATE_DONE; 

                // ... 可以添加標志或其他信號來(lái)表示工作完成 ... 

            end 

            STATE_DONE: begin 

                // DONE狀態(tài)下設置完成標志 

                done <= 1; 

                // ... 其他DONE狀態(tài)下的操作 ... 

                // 等待一段時(shí)間后或外部信號觸發(fā)可以回到IDLE狀態(tài) 

                // 例如,如果start信號再次為高,可以回到IDLE狀態(tài) 

                if (start) begin 

                    current_state <= STATE_IDLE; 

                    done <= 0; // 重置完成標志 

                end 

            end 

            default: begin 

                // 非法狀態(tài),通常用于調試 

                current_state <= STATE_IDLE; 

                // ... 其他錯誤處理 ... 

            end 

        endcase 

    end 

end 

 

// ... 其他邏輯(如輸出邏輯) ... 

 

endmodule

在這個(gè)示例中,我們定義了一個(gè)具有三個(gè)狀態(tài)(IDLE、WORK、DONE)的狀態(tài)機。狀態(tài)轉換由時(shí)鐘信號clk和復位信號reset控制。當start信號為高時(shí),狀態(tài)機從IDLE狀態(tài)轉換到WORK狀態(tài)。在WORK狀態(tài)下,執行一些工作(在這個(gè)示例中未具體實(shí)現),然后轉換到DONE狀態(tài)。在DONE狀態(tài)下,設置done輸出信號為高,表示狀態(tài)機已完成其工作。此外,如果start信號再次為高,狀態(tài)機將返回到IDLE狀態(tài)。

 

請注意,這個(gè)示例僅用于說(shuō)明如何設計一段式狀態(tài)機,并且可能需要根據您的具體需求進(jìn)行修改和擴展。

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