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《EDA 第7讲 状态机的设计(选讲)ppt课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、有限状态机设计一、为什么要使用有限状态机，什么是状态机二、有限状态机的分类及表示三、有限状态机的设计举例四、有限状态机的状态编码五、有限状态机的多余状态为什么要使用状态机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。回忆计数器设计设计一电路，包含模4计数器，和译码输出模块。计数器的输出(Present_value)从0到3循环；当计数值为2时，译码输出(DataOut)为“1”
2、，否则输出“0”。Regs＋1ClkPresent_valueQ(n)Next_valueQ(n+1)译码DataOutZ(n)Regs＋1ClkPresent_valueQ(n)Next_valueQ(n+1)译码DataOutZ(n)00/001/010/111/0Regs＋/-1ClkPresent_valueQ(n)Next_valueQ(n+1)译码DataOutZ(n)00/001/010/111/0扩展一个输入端din，当din=1时计数器递增计数；当din=0时计数器递减计数。dinDin=1Din=1Din=1Din=1Din=0Din=0Din=0Din=0Re
3、gs＋/-1ClkPresent_valueQ(n)Next_valueQ(n+1)译码DataOutZ(n)再将计数器修改成一个状态转换器，状态为S0,S1,S2,S3。每个状态的取值根据具体情况而定。比如S0=00,S1=11,S3=01,S4=10。dinDin=1Din=1Din=1Din=100/001/010/111/0Din=0Din=0Din=0Din=0Regs译码ClkPresent_valueQ(n)Next_valueQ(n+1)译码DataOutZ(n)再将计数器修改成一个状态转换器，状态为S0,S1,S2,S3。每个状态的取值根据具体情况而定。比如S0=
4、00,S1=11,S3=01,S4=10。dinDin=1Din=1Din=1Din=1S0/0S1/0S2/1S3/0Din=0Din=0Din=0Din=0Regs译码ClkPresent_stateQ(n)Next_stateQ(n+1)译码DataOutZ(n)dinDin=1Din=1Din=1Din=1S0/0S1/0S2/1S3/0Din=0Din=0Din=0Din=0现在我们得到了一个比较通用的时序电路，这种电路统称为状态机(StateMachine)。语音信箱控制系统用于控制对语音信箱的有关操作，允许用户发送信息、重阅信息、存储信息和擦除信息，状态转移图如图。状
5、态机的应用1、语音信箱控制系统设计一个空调系统的有限状态自动机，它的两个输入端TEMP_HIGH和TEMP_LOW分别与传感器相连，用于检测室内温度。如果室内温度正常，则TEMP_HIGH和TEMP_LOW均为‘0’。如果室内温度过高，则TEMP_HIGH为‘1’，TEMP_LOW为‘0’。如果室内温度过低，则TEMP_HIGH为‘0’，TEMP_LOW为‘1’。根据TEMP_HIGH和TEMP_LOW的值来判断当前的状态(太热TOO_HOT，太冷TOO_COLD或适中JUST_RIGHT)，并决定HEAT和COOL的输出值。状态机的应用2、空调系统状态机（STATEMACHINE
6、）可以说是一个广义时序电路，触发器,计数器,移位寄存器都算是它的特殊功能的一种.在电子设计自动化应用当中,状态机经常是担任CPU的功能,从某种意义上讲状态机的应用让系统具有了智能化的功能.传统的逻辑电路设计在描述状态机的表示上,以状态图(STATEDIAGRAM)方式最为清晰且容易理解.根据输入,输出及状态关系,状态图可以分为:1.状态&输出(输出仅与状态有关)2.输入&状态&输出(输出与状态输入有关)有限状态机可以高效的用来实现控制功能。状态机可以分为两种基本类型：Mealy型状态机和Moore型状态机。Moore型状态机的输出仅是当前状态的函数，属于同步输出状态机。Mealy型
7、状态机的输出是当前状态和输入信号的函数，不依赖时钟的同步，属于异步输出状态机。状态机分类数字系统控制单元通常用有限状态机（FSM）建模。Moore型的输出只是当前值的函数；Mealy型的输出为当前值和输入值的函数。模型如图所示。Moore型Mealy型状态机的表示方法1方法一：状态转换表输入当前状态下一状态输出0000001010000000…………状态机的表示方法2方法二：算法流程图方法与软件程序的流程图类似状态转换表和算法流程图都不适合复杂系统的设计状态机的表示方
