基于VHDL的一个简单Mealy状态机

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1、毛敏：基于VHDL的一个简单Mealy状态机基于VHDL的一个简单Mealy状态机-t敏(陕西国防工业职业技术学院陕西西安710300)摘要：以帮助理解Mealy状态机为目的，采用VHDL语言设计一个简单的Mealy状态机，来检测数据流“1101010”，并采用软件QuartusII时所写程序进行编译、仿真，得出其状态图、波形图。首先介绍状态机的基本概念及其分类，其次分析Mealy状态机的设计过程并编写程序，最后通过QuartusII对编写软件编译、仿真，使所得到的状态图和波形图合理，并与分析完全

2、一致。这里编写的程序简单、合理，容易理解，可以对Mealy状态机有一个更全面的认识。关键词：VHDL；Mealy状态机；Moore状态机；QuartusII中图分类号：TN710文献标识码：A文章编号：1004—373X(2009)14—004一O3SimpleMealyStateMachineBasedonVHDLLanguageMA0Min(ShaanxiInstituteofTechnology，Xian，710300，China)Abstract：Asimplemealystatemach

3、inewiththeVHDLlanguagetoexaminethedatastream”1101010”isdesignedandQuartusⅡisusedtosimulateandcompiletheprogram，itsstatediagramandwaveformareobtained．AstatemachineSbasicconceptanditsclassificationareintroduced，theMealystatemachineSdesignprocessisanalys

4、edandaprogramiswritten，theresultsthroughcompilingandsimulatingtheprogramareobtained．theresultisreasonable，completelyconsistentwiththea—nalysis．AmorecomprehensiveunderstandingonMealystatemachinethroughthisarticle．Keywords：VHDL；Mealystatemachine；Moorest

5、atemachine；QuartusⅡ1．1状态机0引言Moore状态机的输出只由时序逻辑部分决定，为作为当今国际主流的硬件描述语言，VHDL以其当前状态的函数。图1为一个Moore状态机的框图。强大的系统描述能力，规范的程序设计结构，灵活的语句表达风格和多层次的仿真测试手段，而受到业界普遍的认同和广泛的接受，已经成为IEEE的硬件描述语言标准。大部分数字系统都可以分为控制单元和数据单元两个部分，控制单元的主体是一个状态机，它接收外部信号以及数据单元产生的状态信息，产生控制信号，因图1Moore类

6、型的状态机而状态机性能的好坏对系统性能有很大的影响。Moore状态机的输出只由状态机存储部分的当前状态确定，其输出可能直接连到内部触发器的输出Ql状态机或者是输出Q之后，再经过一个译码器电路。由于只状态机是一种同步时序电路，包括时序逻辑部分和有当状态机的内部状态变量发生变化时，输出才变化，组合逻辑部分，其输出和内部触发器经过一个可预测的Moore状态机的输出与系统时钟同步。状态序列。以响应时钟或其他信号。1．2Mealy状态机对于不同类型的状态机，其输出可以由当前状态确Mealy状态机的输出由时序

7、逻辑部分和组合逻辑定，也可以由当前以及下一些状态共同来确定。从状态部分共同决定，是当前状态和所有输入信号的函数。机的信号输出方式上分有Moore型和Mealy型两类状图2为一个Mealy状态机的框图。态机。Mealy状态机的输出来自状态机的组合(控制)逻辑部分和时序(存储)逻辑部分。当组合逻辑电路的输入发生变化和时钟相位不同时，状态机的输出可以异步收稿日期：2008—12—2442009年第14期总第301变化。⑧状态机在F状态，当输人为1时，回到B状态；当输人为0时，数据流“1101010”的检

8、测完成。2状态机的设计根据状态图编写程序如下：采用VHDL语言设计一个状态机来检测数据流libraryIEEE；“1101010”。useIEEE．STD--LOGICI164．ALL；_useIEEE．STDLOGIc_ARITH．ALL；useIEEE．STD_LOGIC—UNSIGNED．ALL；ENITl‘YstatemachineISP0RT(in_data：INStd_logic；elk，rst：INstd．1ogic；图2Mealy类型的状态机result：0UTst