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| 明德扬至简设计法--四段式状态机，让FPGA代码更简洁更高效 | 浏览：1296 回复：0 |
mdykj |
2017/2/15 14:56:48 编辑 | 1 楼 |
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四段式状态机
在FPGA中，相信有FPGA学习经验的都能了解，现在流行的状态机设计，一般可分为一段式、两段式和三段式，如果不了解的，可以自行百度。 上面的三种设计法虽然很流行，但设计时仍然要考虑很多因素，导致总是要反反复复调试才能设计成功。这不符合明德扬一次考虑一个因素、一次性设计正确的设计理念。为此，明德扬特推出四段式状态机的写法。 四段式不是指三个always代码，而是四段程序。使用四段式的写法，可参照明德扬GVIM特色指令Ztj产生的状态机模板。 第一段，同步时序的always模块，格式化描述次态迁移到现态寄存器。 1 always@(posedge clk or negedge rst_n)begin 2 if(!rst_n)begin 3 state_c <= IDLE; 4 end 5 else begin 6 state_c <= state_n; 7 end 8end 第二段，组合逻辑的always模块，描述状态转移条件判断。注意转移条件用信号来表示，信号名要按明德扬规则来命名。 1 always@(*)begin 2 case(state_c) 3 IDLE:begin 4 if(idle2s1_start)begin 5 state_n = S1; 6 end 7 else begin 8 state_n = state_c; 9 end 10 end 11 S1:begin 12 if(s12s2_start)begin 13 state_n = S2; 14 end 15 else begin 16 state_n = state_c; 17 end 18 end 19 S2:begin 20 if(s22idl)begin 21 state_n = IDLE; 22 end 23 else begin 24 state_n = state_c; 25 end 26 end 27 default:begin 28 state_n = IDLE; 29 end 30 endcase 31end 32 33assign idle2s1_start = state_c==IDLE && ; 34assign s12s2_start = state_c==S1 && ; 35assign s22idl_start = state_c==S2 && ; 第三段，用assign定义转移条件。注意条件一定要加上现态。 1 assign idle2s1_start = state_c==IDLE && ; 2assign s12s2_start = state_c==S1 && ; 3assign s22idl_start = state_c==S2 && ; 第四段，设计输出信号。明德扬规范要求一个always设计一个信号，因此有多少个输出信号，就有多少个always。 1 always @(posedge clk or negedge rst_n)begin 2 if(!rst_n)begin 3 out1 <=1'b0 4 end 5 else if(state_c==S1)begin 6 out1 <= 1'b1; 7 end 8 else begin 9 out1 <= 1'b0; 10 end 11end 明德扬四段式状态机符合一次只考虑一个因素的设计理念。第一段代码，照抄格式，完全不用想其他的。第二段代码，只考虑状态之间的跳转，也就是说各个状态机之间跳转关系。第三段代码，只考虑跳转条件。第三段，每个信号逐个设计。 明德扬为了保证一次设计正确，还制定了一些规范。例如第二段的跳转条件，只准用信号名代替，并且制定了跳转条件的命名规范，1是解决了命名困难的问题，2是对转移条件一目了然，如idl2s1_start，就可以看出是IDLE跳到S1状态的条件。 还有，明德扬规定转移条件的格式，一定是“ 当前状态&&具体条件”，以防想不到的情况出现。有了这些规范的保证，无论多复杂的场合，任何设计都能有条理、有步骤地一次性设计正确。 | ||
