eda 第7讲 状态机的设计选讲.ppt

有限状态机设计;为什么要使用状态机;回忆计数器设计;Regs;Regs;Regs;Regs;Regs; 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。; 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（STATE MACHINE）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(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. 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。 ;?;状态机的表示方法1;状态机的表示方法2;状态机的表示方法3;状态机的表示方法3;状态机的代码实现;1. 说明部分;用户自定义数据类型定义语句;;状态机的设计举例;状态转换图设计（Moore）;波形;状态转换图设计(Mealy);状态机的代码实现;状态机的代码实现;状态机的代码实现;状态寄存器进程描述;状态机的代码实现;状态转换进程描述;状态机的代码实现;输出进程描述;状态机设计小结;状态机设计小结;? 下面采用状态机设计一个一位比较器，比较两个一位串行二进制数n1，n2的大小，二进制数序列由低位向高位按时钟节拍逐位输入。 分析：两数比较有三种结果： n1 = n2 设为状态s1；输出为y=00； n1 n2 设为状态s2；输出为y=10； n1 n2 设为状态s3；输出为y=01； 输入有四种情况, 分别为00，01，10，11。 ;1．? 双进程有限状态机描述如下： LIBRARY IEEE； USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL； entity state is port ( n1, n2, clk: in std_logic; y: out std_logic_vector(1 downto 0)); end state;;architecture stamach of state is type statype is (s1, s2, s3); --自定义statype类型 signal present_state , next_state : statype; signal n: std_logic_vector(1 downto 0); begin n=n1n2; sta_com: process (present_state, n) begin case present_state is when s1= y=”00”; --现态为s1时,输出”00” if (n=”10”) then next_state=s2; --输入为”10”,次态为s2 elsif (n=”01”) then next_state=s3; --输入为”01”,次态为s3 else next_state=s1; end if;;when s2= y=”10”; if (n=”01”) then next_state=s3; elsif (n=”00” or n=”11”) then next_state=s1; else next_s