數(shù)字電路設(shè)計課件第六講狀態(tài)機設(shè)計

數(shù)字電路設(shè)計課件第六講狀態(tài)機設(shè)狀態(tài)機就是一個廣義的時序邏輯電路。由于時序邏輯電路的狀態(tài)數(shù)是有限的,所以稱為有限狀態(tài)機狀態(tài)機主要有兩類Moore型有限狀態(tài)機:該狀態(tài)機的輸出信號僅與當(dāng)前的狀態(tài)有關(guān)。Mealy型有限狀態(tài)機:該狀態(tài)機的輸出信號不僅與當(dāng)前狀態(tài)有關(guān),還與所有的輸入信號有關(guān)。兩種類型的狀態(tài)機框圖如下:2020773態(tài)輸入信號輸出次態(tài)邏輯狀態(tài)寄存器輸出邏輯現(xiàn)態(tài)時鐘信號復(fù)位信號Moore型狀態(tài)機框圖輸入信次態(tài)邏輯狀態(tài)寄存器輸出邏輯現(xiàn)態(tài)寸鐘信號復(fù)位信號2020773Mealy型狀態(tài)機框圖61一般有限狀態(tài)機的設(shè)計611用戶自定義數(shù)據(jù)類型定義語句TYPE語句用法如下TYPE數(shù)據(jù)類型名I數(shù)據(jù)類型定義OF基本數(shù)據(jù)類型或TYPE數(shù)據(jù)類型名IS數(shù)據(jù)類型定義以下列出了兩種不同的定義方式:TYPEstIISARRAY(0TO15)OFSTDLOGICTYPEweekIs(sun,mon,tue,wed,thu,fri,sat)202077361一般有限狀態(tài)機的設(shè)計611用戶自定義數(shù)據(jù)類型定義語句TYPEmstateIs(sto,stl,st2,st3,st4,st5SIGNALpresentstate,nextstatestate布爾數(shù)據(jù)類型的定義語句是:TYPEBOOLEANISFALSE,TRUe)TYPEmy_logicIs(1,Z,U,0)SIGNALsl:my_logic202077371一般有限狀態(tài)機的設(shè)計611用戶自定義數(shù)據(jù)類型定義語句子類型SUBTYPE的語句格式如下:SUBTYPE子類型名IS基本數(shù)據(jù)類型RANGE約束范圍SUBTYPEdigitsIsINTEGERRANGE0to9202077371一般有限狀態(tài)機的設(shè)計712為什么要使用狀態(tài)機◆有限狀態(tài)機克服了純哽件數(shù)字系統(tǒng)順序方式控制不靈活的缺點。◆狀態(tài)機的結(jié)構(gòu)模式相對簡單◆狀態(tài)機容易構(gòu)成性能良好的同步時序邏輯模塊◆狀態(tài)機的VHDL表述豐富多樣。◆在高速運算和控制方面,狀態(tài)機更有其巨大的優(yōu)勢。◆就可靠性而言,狀態(tài)機的優(yōu)勢也是十分明顯的2020773611一般有限狀態(tài)機的設(shè)計613一般有限狀態(tài)機的設(shè)計1.說明部分ARCHITECTURETYPEFSMSTIs(sO,sl,s2,s3)SIGNALcurrentstatenextstateFSMST2.主控時序進(jìn)程FEMsreineFROOESSarmentstateFROOESSRCMambaptsrestatestateinputs2020773圖7-1一般狀態(tài)機結(jié)構(gòu)框圖工作示意圖713一般有限狀態(tài)機的設(shè)計3.主控組合進(jìn)程控組合進(jìn)程的任務(wù)是根據(jù)外部輸入的控制信號(包括來自狀態(tài)機外部的信號和來自狀態(tài)機內(nèi)部其它非主控的組合或時序進(jìn)程的信號),或(和)當(dāng)前狀態(tài)的狀態(tài)值確定下一狀態(tài)(nextstate)的取向,即nextstate的取值內(nèi)容,以及確定對外輸出或?qū)?nèi)部其宅組合或時序進(jìn)程輸出控制信號的內(nèi)容。2020773713一般有限狀態(tài)機的設(shè)計4.輔助進(jìn)程【例7-1】BRARYIEEEUSESTDLOGIC1164.ALLachineisNSTDLOGICnuts(0To1)comboutputsNTEGERRANGE0TO15ENDsmachineRCHITECTUREbehyOFsmaISPEESMSTIS(SO.Srentstate,nextstate.FBEGINREG:PROCEss(reset,clk)BEGINresecurrentstat