eda(vhdl状态机)

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1、EDAEDA技技术与术与VVHHDLDL陈陈杨杨PDFpdfFactoryProwww.fineprint.cnEDA技术与VHDL第第55章章VVHHDLDL状状态机态机PDFpdfFactoryProwww.fineprint.cnPDFpdfFactoryProwww.fineprint.cn=VHDL综合器易于优化=易构成性能良好的时序逻辑模块=结构模式简单、层次分明、易读易懂、易排错=利用同步时序和全局时钟线可实现高速FSM=运行模式类似于CPU，易于进行顺序控制=高可靠性，非法状态易控制PDFpdfFactor

2、yProwww.fineprint.cn5.1状态机设计相关语句5.1.1类型定义语句TYPE语句用法如下：TYPE数据类型名IS数据类型定义OF基本数据类型;或TYPE数据类型名IS数据类型定义;以下列出了两种不同的定义方式：TYPEst1ISARRAY(0TO15)OFSTD_LOGIC;TYPEweekIS(sun，mon，tue，wed，thu，fri，sat);PDFpdfFactoryProwww.fineprint.cn5.1.1类型定义语句TYPEm_stateIS(st0，st1，st2，st3，st4，

3、st5);SIGNALpresent_state，next_state:m_state;布尔数据类型的定义语句是：TYPEBOOLEANIS（FALSE，TRUE）；TYPEmy_logicIS('1'，'Z'，'U'，'0');SIGNALs1:my_logic;s1<='Z';PDFpdfFactoryProwww.fineprint.cn5.1.1类型定义语句子类型SUBTYPE的语句格式如下：SUBTYPE子类型名IS基本数据类型RANGE约束范围;SUBTYPEdigitsISINTEGERRANGE0to9;P

4、DFpdfFactoryProwww.fineprint.cn5.1.2状态机的优势¨有限状态机克服了纯硬件数字系统顺序方式控制不灵活的缺点。¨状态机的结构模式相对简单。¨状态机容易构成性能良好的同步时序逻辑模块。¨状态机的VHDL表述丰富多样。¨在高速运算和控制方面，状态机更有其巨大的优势。¨就可靠性而言，状态机的优势也是十分明显的。PDFpdfFactoryProwww.fineprint.cn5.1.3状态机结构1.说明部分ARCHITECTURE...ISTYPEFSM_STIS(s0，s1，s2，s3);SIGN

5、ALcurrent_state,next_state:FSM_ST;...PDFpdfFactoryProwww.fineprint.cn2.主控时序进程(REG)FSM:s_machinecurrent_statePROCESSPROCESSclkREGCOMcomb_outputsresetnext_statestate_inputs图5-1一般状态机结构框图工作示意图指负责状态机运转和在时钟驱动下负责状态转换的进程PDFpdfFactoryProwww.fineprint.cn3.主控组合进程(COM)主控组合进程的

6、任务是根据外部输入的控制信号（包括来自状态机外部的信号和来自状态机内部其它非主控的组合或时序进程的信号），或（和）当前状态的状态值确定下一状态（next_state）的取向，即next_state的取值内容，以及确定对外输出或对内部其它组合或时序进程输出控制信号的内容。4.辅助进程PDFpdfFactoryProwww.fineprint.cn【例5-1】LIBRARYIEEE;USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITYs_machineISPORT(clk,reset:INSTD_LOGIC;st

7、ate_inputs:INSTD_LOGIC_VECTOR(0TO1);comb_outputs:OUTINTEGERRANGE0TO15);ENDs_machine;ARCHITECTUREbehvOFs_machineISTYPEFSM_STIS(s0,s1,s2,s3);SIGNALcurrent_state,next_state:FSM_ST;BEGINREG:PROCESS(reset,clk)BEGINIFreset='1'THENcurrent_state<=s0;ELSIFclk='1'ANDclk'EVE

8、NTTHENcurrent_state<=next_state;ENDIF;ENDPROCESS;PDFpdfFactoryProwww.fineprint.cnresetS0S3S1S2PDFpdfFactoryProwww.fineprint.cnCOM:PROCESS(current_state,