第五講狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)例詳解

第五講狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)例詳解演示文稿當(dāng)前1頁，總共24頁。優(yōu)選第五講狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)例當(dāng)前2頁，總共24頁。希望綜合得到的電路圖:當(dāng)前3頁，總共24頁。方式1：次態(tài)進(jìn)程現(xiàn)態(tài)進(jìn)程輸出邏輯采用并行語句當(dāng)前4頁，總共24頁。標(biāo)準(zhǔn)雙進(jìn)程狀態(tài)機(jī)方式2：當(dāng)前5頁，總共24頁。單進(jìn)程狀態(tài)機(jī)方式3：當(dāng)前6頁，總共24頁。二、狀態(tài)編碼處理1、枚舉型狀態(tài)編碼：代碼編寫簡(jiǎn)單易于維護(hù)例：設(shè)計(jì)三個(gè)狀態(tài)的狀態(tài)機(jī)type

STATE_TYPE

is

(START,

MIDDLE,

STOP)

;

signal

STATE

:

STATE_TYPE

;···

case

STATE

is

when

START

=>

···

when

MIDDLE

=>

···

when

STOP

=>

···when

others

=>

···

end

case

;狀態(tài)定義狀態(tài)轉(zhuǎn)移容錯(cuò)處理采用枚舉定義，無效狀態(tài)不可仿真！當(dāng)前7頁，總共24頁。2、定義包含無效狀態(tài)的枚舉變量：type

STATE_TYPE

is

(START,

MIDDLE,

STOP,

DUMMY)

;

signal

STATE

:

STATE_TYPE

;···

case

STATE

is

when

START

=>

···

when

MIDDLE

=>

···

when

STOP

=>

···

現(xiàn)在，無效狀態(tài)可以仿真了。但是，可能要枚舉大量的無效狀態(tài)，One-Hot編碼呢？

when

DUMMY

=>

···

--orwhenothers

end

case

;當(dāng)前8頁，總共24頁。3、推薦：手工狀態(tài)編碼architecture……signal

STATE

:std_logic_vector

(2

downto

0)

;constant

START

:

std_logic_vector

(2

downto

0):=

"001";constant

MIDDLE

:std_logic_vector

(2

downto

0):=

"010";

constant

STOP

:std_logic_vector

(2

downto

0)

:=

"100";begin···

case

STATE

is

when

START

=>

···

when

MIDDLE

=>

···

when

STOP

=>

···

when

others

=>

···

end

case

;···常量編碼：最好的編碼方式,與綜合工具完全無關(guān).當(dāng)前9頁，總共24頁。三、未定義狀態(tài)處理考慮容錯(cuò)性，需要定義非法狀態(tài)的轉(zhuǎn)移：whenothers=>next_state<=State0;某些應(yīng)用，成本因素比容錯(cuò)更重要，可進(jìn)行忽略處理：將信號(hào)current_state和next_state定義為:STD_LOGIC_VECTOR(3downto0)設(shè)計(jì)非容錯(cuò)系統(tǒng)：whenothers=>next_state<="----";使用常量狀態(tài)編碼的狀態(tài)機(jī)，必須指明未定義狀態(tài)的處理！1、成本？可靠性？

當(dāng)前10頁，總共24頁。2、One-hot編碼的容錯(cuò)技術(shù)

One-hot編碼的優(yōu)點(diǎn)？

One-hot編碼的容錯(cuò)：對(duì)全部非法狀態(tài)定義轉(zhuǎn)移路徑？對(duì)狀態(tài)向量各位進(jìn)行監(jiān)測(cè)：有效位是否不等于1例：4狀態(tài)的One-hot編碼狀態(tài)機(jī),設(shè)狀態(tài)信號(hào)的各位為：s0,s1,s2,s3Detect<=(s0and(s1ors2ors3))or(s1and(s0ors2ors3))or (s2and(s0ors1ors3))or(s3and(s0ors1ors2))監(jiān)測(cè)到?jīng)_突信號(hào)，系統(tǒng)復(fù)位。當(dāng)前11頁，總共24頁。四、交互式狀態(tài)機(jī)的設(shè)計(jì)數(shù)字系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)狀態(tài)機(jī)當(dāng)前12頁，總共24頁。單向交互式狀態(tài)機(jī)交互式狀態(tài)機(jī)的結(jié)構(gòu)(一)當(dāng)前13頁，總共24頁。雙向交互式狀態(tài)機(jī)交互式狀態(tài)機(jī)的結(jié)構(gòu)(二)當(dāng)前14頁，總共24頁。例：設(shè)計(jì)電路，完成如下數(shù)據(jù)處理功能：輸入是4位的數(shù)據(jù)序列，輸出是9位數(shù)據(jù)流，要求對(duì)連續(xù)的3個(gè)或4個(gè)輸入序列為一組進(jìn)行處理，得到相應(yīng)分別為2個(gè)或3個(gè)一組的9位輸出序列，并滿足下式：當(dāng)一組輸入為4個(gè)數(shù)據(jù)（即ThreeOnly=0時(shí)）

Y1=A.B+A.C Y2=A.D+B.C Y3=B.D+C.D當(dāng)一組輸入為3個(gè)數(shù)據(jù)（即ThreeOnly=1時(shí)）

Y1=A.B+A.C Y4=B.C當(dāng)前15頁，總共24頁。數(shù)據(jù)路徑原理圖當(dāng)前16頁，總共24頁。數(shù)據(jù)通道代碼當(dāng)前17頁，總共24頁。主從式狀態(tài)機(jī)當(dāng)前18頁，總共24頁。主從式狀態(tài)機(jī)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖主狀態(tài)機(jī)從狀態(tài)機(jī)當(dāng)前19頁，