狀態(tài)機“毛刺”的產(chǎn)生及消除方法

1、狀態(tài)機“毛刺”的產(chǎn)生及消除方法隨著EDA技術(shù)的高速發(fā)展,以大規(guī)模和超大規(guī)模器件FPGA/CPLD為載體、以VHDL(硬件描述語言)為工具的電子系統(tǒng)設計越來越廣泛。有限狀態(tài)機(簡稱狀態(tài)機)作為數(shù)字系統(tǒng)控制單元的重要設計方案之一，無論與基于VHDL語言的其他設計方案相比，還是與可完成相似功能的CPU設計方案相比，在運行速度的高效、執(zhí)行時間的確定性和高可靠性方面都顯現(xiàn)出強大的優(yōu)勢。因此狀態(tài)機在數(shù)字電子系統(tǒng)設計中的地位日益凸顯。1狀態(tài)機“毛刺”的產(chǎn)生狀隨著EDA技術(shù)的高速發(fā)展, 以大規(guī)模和超大規(guī)模器件FPGA/CPLD為載體、以VHDL(硬件描述語言)為工具的電子系統(tǒng)設計越來越廣泛。有限狀態(tài)機(簡稱狀

2、態(tài)機)作為數(shù)字系統(tǒng)控制單元的重要設計方案之一，無論與基于VHDL語言的其他設計方案相比，還是與可完成相似功能的CPU設計方案相比，在運行速度的高效、執(zhí)行時間的確定性和高可靠性方面都顯現(xiàn)出強大的優(yōu)勢。因此狀態(tài)機在數(shù)字電子系統(tǒng)設計中的地位日益凸顯。1 狀態(tài)機“毛刺”的產(chǎn)生狀態(tài)機通常包含主控時序進程、主控組合進程和輔助進程三個部分。其中，主控組合進程的任務是根據(jù)外部輸入的控制信號和當前狀態(tài)的狀態(tài)值確定下一狀態(tài)的取向，并確定對外輸出內(nèi)容和對內(nèi)部其他組合或時序進程輸出控制信號的內(nèi)容。一方面，由于有組合邏輯進程的存在，狀態(tài)機輸出信號會出現(xiàn)毛刺競爭冒險現(xiàn)象;另一方面，如果狀態(tài)信號是多位值的，則在電路中對應了

3、多條信號線。由于存在傳輸延遲，各信號線上的值發(fā)生改變的時間則存在先后，從而使得狀態(tài)遷移時在初始狀態(tài)和目的狀態(tài)之間出現(xiàn)臨時狀態(tài)毛刺。例如，采用Moore型有限狀態(tài)機方案對ADC0809采樣過程實現(xiàn)控制，其主要程序如下：beginlock <=lock1;process(current_state,eoc)begincase current_state ISwhenst0=ale=0;start=0;oe=0;lock1=0;next_state ale=1;start=0;oe=0;lock1=0;next_state ale=0;start=1;oe=0;lock1=0;next_sta

4、te ale=0;start=0;oe=0;lock1=0;if (eoc=1) then next_state =st3;else next_state ale =0;start =0;OE=0;lock1=0;if (eoc =0) then next_state =st4;else next_state ale =0; start =0;oe=1;lock1=0;next_state ale =0; start =0; oe =1;lock1=1;next_state ale =0; start =0;oe =0;lock1=0;next_state =st0;end case;end process;process (clk)beginif (clkevent and clk =1”) th