有限状态机设计ppt课件

1、6.1 概概 述述一、为什么要运用有限形状机，什么是形状机二、有限形状机的分类及表示方法三、有限形状机的设计举例为什么要运用形状机为什么要运用形状机 形状机：广义时序逻辑电路，按照预先设计的形状顺序运转。形状数有限，又称有限形状机FSM，Finite State Machine。 构造方式简单； 容易构成性能良好的同步时序逻辑模块； VHDL表述直观，程序构造明晰； 形状机设计的系统可靠性高。 有限形状机抑制了纯硬件数字系统顺序方式控制不灵有限形状机抑制了纯硬件数字系统顺序方式控制不灵敏的缺陷。敏的缺陷。一位热码；其它编码。方法一：形状转换表方法一：形状转换表输入当前状态下一状态输出00000

2、01010000000方法二：算法流程图方法二：算法流程图方法与软件程序的流程图类似方法三：形状转换图方法三：形状转换图形状1形状4形状2形状3入入/出出入入入入入入/出出/出出/出出Moore条件控制定序直接控制定序方法三：形状转换图方法三：形状转换图形状1形状4形状2形状3入入 /出出入入入入入入/出出/出出/出出/出出Mealy条件控制定序直接控制定序形状形状译码器译码器形状形状存放器存放器输输出出译译码码器器输入输入反响反响输出输出形状形状组合逻辑组合逻辑组合逻辑组合逻辑时序逻辑时序逻辑1. 阐明部分阐明部分2. 时序进程时序进程ARCHITECTURE . IS TYPE ST IS

3、 (s0，s1，s2，s3); SIGNAL current_state, next_state: ST; . 3.3.组合进程组合进程 在时钟信号的作用下，担任形状的转换。在时钟信号的作用下，担任形状的转换。4.4.辅助进程辅助进程 根据输入信号和当前形状的取值根据输入信号和当前形状的取值current_statecurrent_state确定下一形状确定下一形状next_statenext_state的取值，确定输出或产生的取值，确定输出或产生内部其它组合进程或时序进程所需的控制信号。内部其它组合进程或时序进程所需的控制信号。配合时序进程或组合进程任务的数据锁存器等进程。配合时序进程或组合

4、进程任务的数据锁存器等进程。形状机形状机Current_stateNext_stateComb_outputclkresetState_inputsLIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY s_machine ISPORT ( clk,reset : IN STD_LOGIC; state_inputs : IN STD_LOGIC_VECTOR (0 TO 1); comb_outputs : OUT STD_LOGIC_VECTOR (0 TO 1); END s_machine;ARCHITECTURE behave OF s_mac

5、hine ISTYPE states IS (st0, st1, st2, st3); SIGNAL current_state, next_state: states;BEGINREG: PROCESS (reset,clk) BEGIN IF reset = 1 THEN current_state = st0; ELSIF clk=1 AND clkEVENT THEN current_state comb_outputs = “00; IF state_inputs = 00 THEN next_state = st0; ELSE next_state comb_outputs = “

6、01; IF state_inputs = 00 THEN next_state = st1; ELSE next_state comb_outputs= “10; IF state_inputs = 11 THEN next_state = st2; ELSE next_state comb_outputs = “11; IF state_inputs = 11 THEN next_state = st3; ELSE next_state = st0; END IF; END case; END PROCESS; END behave;单稳态触发器 单稳态触发器在数字电路中普通用于定时产生一

7、定宽度的矩形波、整形把不规那么的波形转换成宽度、幅度都相等的波形以及延时把输入信号延迟一定时间后输出等。1电路有一个稳态和一个暂稳态。2在外来触发脉冲作用下，电路由稳态翻转到暂稳态。3暂稳态是一个不能长久坚持的形状，经过一段时间后，电路会自动前往到稳态。暂稳态的继续时间与触发脉冲无关，仅决议于电路本身的参数。特点：uo&uiuAuo(a) 电路示意图(b) 波形图单稳态触发器uououiuAtpuiuotp延迟与定时整形 单稳态触发器的运用CECS RC K12/8 A0工 作 状 态0XXXX制止X1XXX制止100X0启动12位转换100X1启动8位转换1011X12位并行输出有效

8、10100高8位并行输出有效10101低4位加上尾随4个0有效表表6-1 AD574逻辑控制真值表逻辑控制真值表X表示恣意表示恣意图图6-4 AD574任务时序任务时序 图图6-5 AD574任务形状图任务形状图图图6-6 采样形状机构造框图采样形状机构造框图LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY AD574 IS PORT (d :IN STD_LOGIC_VECTOR(11 DOWNTO 0); clk,status : IN STD_LOGIC; -时钟时钟CLK，形状信号，形状信号STATUS lock0 :OUT STD_LOG

9、IC; -内部锁存信号内部锁存信号LOCK的测试信号的测试信号 cs,a0,rc,k12x8 : OUT STD_LOGIC; -AD574控制信号控制信号 q : OUT STD_LOGIC_VECTOR(11 DOWNTO 0); -输出输出END AD574;ARCHITECTURE behave OF AD574 IS TYPE states IS (st0, st1, st2, st3,st4); SIGNAL current_state, next_state: states :=st0 ; SIGNAL regl : STD_LOGIC_VECTOR(11 DOWNTO 0);

10、SIGNAL lock : STD_LOGIC; BEGIN k12x8 = 1; lock0 next_state next_state IF (STATUS=1) THEN next_state = st2; ELSE next_state next_state next_state next_state CS=1; A0=1;RC=1;LOCK CS=0; A0=0;RC=0;LOCK CS=0; A0=0;RC=0;LOCK CS=0; A0=0;RC=1;LOCK CS=0; A0=0;RC=1;LOCKCS=1; A0=1;RC=1;LOCK=0; -回初始态回初始态 END CA

11、SE ;END PROCESS COM2 ;REG: PROCESS (CLK) - 形状存放器时序进程形状存放器时序进程 接下页接下页BEGIN IF ( clkEVENT AND clk=1) THEN current_state = next_state; END IF;END PROCESS REG; LATCH1 : PROCESS (lock) - 数据锁存器进程数据锁存器进程BEGINIF lock=1 AND lockEVENT THEN regl = d ; END IF;END PROCESS ; q next_state next_state IF (STATUS=1)

12、THEN next_state = st2; ELSE next_state next_state next_state next_state = st0; END CASE ; OUT4 = current_state(4 DOWNTO 1); END PROCESS COM1 ; REG: PROCESS (CLK) - 时序进程时序进程 BEGIN IF ( CLKEVENT AND CLK=1) THEN current_state = next_state; END IF; END PROCESS REG; LK = current_state(1) ; LATCH1 : PROCESS ( LK ) - 数据锁存器进程数据锁存器进程 BEGIN IF LK=1 AND LKEV