EDA技术及其应用 教学课件 作者 潘松第6章 实用状态机设计技术.ppt

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1、EDA技术及其应用第6章实用状态机设计技术6.1有限状态机设计初步6.1.1为什么要使用状态机1、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。2、由于状态机的结构相对简单，设计方案相对固定，特别是可以定义符号化枚举类型的状态，这一切都为VHDL综合器尽可能发挥其强大的优化功能提供了有利条件。3、状态机容易构成性能良好的同步时序逻辑模块，这对于对付大规模逻辑电路设计中令人深感棘手的竞争冒险现象无疑是一个上佳的选择。此外为了消除电路中的毛刺现象，在状态机设计中有更多的设计方案可供选择。4、与VHDL的其他描述方式相比，状态机的

2、VHDL表述丰富多样、程序层次分明，结构清晰，易读易懂；在排错、修改和模块移植方面也有其独到的好处。5、在高速运算和控制方面，状态机更有其巨大的优势。6、高可靠性。6.1有限状态机设计初步6.1.2数据类型定义语句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;TYPEweekIS(sun，mon，tue，wed，thu，fri，sat);TYPEm_stateIS(st0，st1，st2，st3，st4，st5);SIGNALpresent_state，next_state:m_stat

3、e;TYPEBOOLEANIS(FALSE，TRUE)；TYPEmy_logicIS('1'，'Z'，'U'，'0');SIGNALs1:my_logic;s1<='Z';6.1有限状态机设计初步6.1.3一般有限状态机的结构1.说明部分ARCHITECTURE...ISTYPEFSM_STIS(s0，s1，s2，s3);SIGNALcurrent_state,next_state:FSM_ST;...6.1有限状态机设计初步6.1.3一般有限状态机的结构2.主控时序进程图6-1一般状态机结构图6.1有限状态机设计初步6.1.3一

4、般有限状态机的结构3.主控组合进程4.辅助进程6.1有限状态机设计初步6.1.3一般有限状态机的结构【例6-1】LIBRARYIEEE;USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITYs_machineISPORT(clk,reset:INSTD_LOGIC;state_inputs:INSTD_LOGIC_VECTOR(0TO1);comb_outputs:OUTINTEGERRANGE0TO15);ENDs_machine;ARCHITECTUREbehvOFs_machineISTYPEFSM_STIS(s

5、0,s1,s2,s3);--数据类型定义，状态符号化SIGNALcurrent_state,next_state:FSM_ST;--将现态和次态定义为新的数据类型BEGINREG:PROCESS(reset,clk)--主控时序进程BEGINIFreset='1'THENcurrent_state<=s0;--检测异步复位信号ELSIFclk='1'ANDclk‘EVENTTHENcurrent_state<=next_state;ENDIF;ENDPROCESS;COM:PROCESS(current_state,state_I

6、nputs)--主控组合进程BEGINCASEcurrent_stateISWHENs0=>comb_outputs<=5;IFstate_inputs="00"THENnext_state<=s0;ELSEnext_state<=s1;ENDIF;WHENs1=>comb_outputs<=8;IFstate_inputs="00"THENnext_state<=s1;ELSEnext_state<=s2;ENDIF;WHENs2=>comb_outputs<=12;IFstate_inputs="11"THENnext_sta

7、te<=s0;ELSEnext_state<=s3;ENDIF;WHENs3=>comb_outputs<=14;IFstate_inputs="11"THENnext_state<=s3;ELSEnext_state<=s0;ENDIF;ENDcase;ENDPROCESS;ENDbehv;6.1有限状态机设计初步6.1.3一般有限状态机的结构图6-2例6-1的工作时序4.辅助进程6.1有限状态机设计初步6.1.3一般有限状态机的结构图6-3通过StateMachineViewer观察到的例6-1的状态图4.辅助进程6.2Moo

8、re型有限状态机设计6.2.1多进程有限状态机图6-4ADC0809工作时序6.2Moore型有限状态机设计6.2.1多进程有限状态机图6-5控制ADC0809采样状态图6.2Moore型有限状态机设计6.2.1多进程有限状态机图6-6采样状态机结