《电子设计自动化EDA》状态机2.docVIP

状态机电路设计 状态机（STATE MACHINE）,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,业界为状态机和CPU的功能一直争论不休,不过事实是更多人倾向于状态机,认为状态机的功能比CPU强大. 下面将带领大家认识一下状态机的基本设计思想. 传统的逻辑电路设计在描述状态机的表示上,以状态图(STATE DIAGRAM)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.输入状态输出(输出仅与状态有关) 以下面图形为例,若目前状态机处于状态S0时,输入为0则状态机将维持状态S0不变,若输入改为1则下个状态改成状态S1,但不论输入是什么,此时输出均为0. 这种输出与状态有关,而与输入无关的状态机类型,称为More状态机. 编程实现其功能如下: --***********************状态机********************* 重点提示 整个状态机的电路描述分成两个PROCESS命令语句完成. 第一个PROCESS:负责感测时钟脉冲信号CP在上升沿变化之际,作目前状态(PresentState)切换至下个状态(NextState)的动作. 第二个PROCESS:负责感测输入(DIN)值,目前状态(PresentState)值,由CASE-WHEN语句决定输出(OP)和下个状态(NextState)值. --********************************************************* LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; USE IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL; USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL; --********************************************************* ENTITY CH6_5_1 IS PORT(CP :IN STD_LOGIC; --CLOCK DIN:IN STD_LOGIC; --I/P Signal OP :OUT STD_LOGIC --O/P Signal ); END CH6_5_1; --********************************************************* ARCHITECTURE A OF CH6_5_1 IS TYPE STATE IS (S0,S1,S2,S3); --State Type Declare SIGNAL PRESENTSTATE :STATE; --Present State SIGNAL NEXTSTATE :STATE; --Next State BEGIN SWITCHTONEXTSTATE:PROCESS(CP) BEGIN IF CPEVENT AND CP=1 THEN PRESENTSTATE=NEXTSTATE; END IF; END PROCESS SWITCHTONEXTSTATE; CHANGESTATEMODE:PROCESS(DIN,PRESENTSTATE) BEGIN CASE PRESENTSTATE IS WHEN S0= --STATE S0 IF DIN=0 THEN --INPUT=0 NEXTSTATE=S0; ELSE NEXTSTATE=S1; END IF; OP=0; --OUTPUT WHEN S1= --STATE S1 IF DIN=1 THEN --INPUT=1 NEXTSTATE=S1; ELSE NEXTSTATE=S2; END IF; OP=1; --OUTPUT WHEN S2= --STATE S2 IF DIN=1 THEN --INPUT=1 NEXTSTATE=S2; ELSE NEXTSTATE=S3; END IF; OP=0; --OUTPUT WHEN S3= --STATE S3 IF DIN=1 THEN --INPUT=1 NEXTSTATE=S0; ELSE NEXTSTATE=S1; END IF;