有限状态机(moore mealy)

1、有限状态机(Finite State Machine 1、有限状态机的基本概念有限状态机是指输出取决于过去输入部分和当前输入部分的时序逻辑电路。在数字电路系统中，有限状态机时一种十分重要的时序逻辑电路模块，它对数字系统的设计具有十分重要的作用。有限状态机一般用来描述数字数字系统的控制单元，是许多数字系统的核心部件。有限状态机由组合逻辑和寄存器逻辑组成。其中，寄存器逻辑的功能是存储有限状态机的内部状态；而组合逻辑有可以分为次态逻辑和输出逻辑两部分，次态逻辑的功能是确定有限状态机的下一个状态，输出逻辑的功能是确定有限状态机的输出。在实际的应用中，根据有限状态机是否使用输入信号，设计人员经常将其分为

2、Moore型有限状态机和Mealy型有限状态机两种类型。Moore型有限状态机 其输出信号仅与当前状态有关，即可以把Moore型有限状态的输出看成是当前状态的函数。其结构框图如图1. 图1 Moore型有限状态机的结构Mealy型有限状态机 其输出信号不仅与当前状态有关，而且还与所有的输入信号有关，即可以把Mealy型有限状态机的输出看成是当前状态和所有输入信号的函数。其结构框图如图2. 图2 Mealy型有限状态机的结构这两种有限状态机的主要区别在于：Moore型有限状态机仅与当前状态有关，而与输入信号无关。Mealy型有限状态机不但与当前状态有关，还与输入信号有关。2、

3、为什么要使用有限状态机 有限状态机克服了纯硬件数字系统顺序方式控制不灵活的缺点。 状态机的结构模式相对简单。 状态机容易构成性能良好的同步时序逻辑模块。 状态机的VHDL表述丰富多样。 在高速运算和控制方面，状态机更有其巨大的优势。 就可靠性而言，状态机的优势也是十分明显的。3、描述有限状态机应该包含的内容  至少包含一个状态信号，用来指定状态机的状态。  时钟信号，为有限状态机的状态转换提供时钟信号。  状态转移指定，用于指定有限状态机的状态之间转换的逻辑关系。  输出指定，用来指明有限状态机两状态之间转换的结果。  复位信号，用于有限状态机

4、从任意状态到复位状态的转换。4、有限状态机的描述方法  一般描述有限状态机应遵循一定的语法规则：状态机的状态： 用枚举类型数据进行定义。状态机的次态逻辑、输出逻辑和状态寄存器等一般用并行信号赋值语句、IF语句或CASE语句等语句进行描述。有限状态机的各种描述风格描述风格 功能划分 进程数A 1、次态逻辑、状态寄存器、输出逻辑 1B 1、次态逻辑、状态寄存器2、输出逻辑 2C 1、次态逻辑2、状态寄存器、输出逻辑 2D 1、次态逻辑、输出逻辑2、状态寄存器 2E 1、状态逻辑2、状态寄存器3、输出逻辑 3 有限状态机各种描述风格对逻辑综合的结果影响很大，一般地，时序逻辑电路与组合逻辑电路分别用不同的进程进行描述，综合后不会生成多余的寄存器，占用硬件资源输省;若把时序逻辑电路与组合逻辑电路混合在同一个进程描述，逻辑综合时，可能生成数目较多的多余寄存器，占用硬件资源会大大增加。5、用VHDL设计状态机的具体步骤  根据具体的状态机设计要求，确定选择Moore型状态机还是选择Mealy型状态机。  根据系统要求确定