FP设计应用教程 7

1.【单选题】在状态机中，若输出不仅与电路当前的状态有关，还与电路的输入有关，这种状态机属于（）。

A.Moore状态机

B.Mealy状态机

C.以上都不是答案：B

难易程度：易

知识点：Mealy状态机

答案解析：Mealy状态机的输出不仅与电路当前的状态有关，还与电路的输入有关；而Moore状态机的输出仅与电路的当前状态有关，与输入无关。所以本题选B。2.【判断题】状态机的构成本质上是一堆状态寄存器加上组合逻辑电路。答案：对难易程度：中知识点：状态机定义答案解析：正确。状态机的本质是由状态寄存器（通常由触发器组成）和组合逻辑电路构成。状态寄存器用于存储当前状态，而组合逻辑电路根据当前状态和输入信号计算下一个状态和输出信号。这种结构适用于同步状态机，包括Moore机和Mealy机。3.【单选题】状态机程序设计方法中，将组合逻辑与时序逻辑分开，将输出与状态分开，使用三个always过程块的是（）。

A.一段式

B.二段式

C.三段式答案：C

难易程度：易

知识点：二段式与三段式区别

答案解析：教材中指出，三段式状态机使用三个always过程块，将组合逻辑与时序逻辑分开，将输出与状态分开；一段式是将所有状态机逻辑放在一个always过程块里；二段式将状态机的实现分为状态转移逻辑和输出逻辑两个主要部分。所以本题选C。4.【多选题】状态机的优点包括以下哪些（）。

A.简单易懂

B.易于实现和维护

C.能有效简化复杂逻辑的实现

D.具有很高的灵活性和可扩展性答案：A，B，C，D

难易程度：易

知识点：状态机定义

答案解析：根据教材，状态机的优点在于其简单易懂、易于实现和维护，通过明确的状态定义和转换规则，能够有效地简化复杂逻辑的实现，提高系统的可维护性和可靠性，还具有很高的灵活性和可扩展性，能够适应不同的应用场景和需求。所以ABCD都正确。5.【判断题】状态图和状态表在实际设计过程中往往单独使用，不需要结合。（）答案：错误

难易程度：易

知识点：状态图；状态表

答案解析：在实际设计过程中，状态图和状态表往往结合使用，以充分发挥它们的优势。所以该说法错误。6.【单选题】状态机可以写成一段式、两段式和三段式，其中两段式就是把三段式中的（）合写在一个过程块里。A.状态转移和状态转移条件B.状态转移和输出C.状态转移条件和输出D.状态转移条件和输入答案：C难易程度：易知识点：两段式和三段式的区别答案解析：在状态机的编写中，三段式通常包括三个独立的过程块：状态寄存器（时序逻辑）、状态转移逻辑（组合逻辑）和输出逻辑（组合逻辑）。两段式状态机则将三段式中的状态转移逻辑和输出逻辑合并到一个组合逻辑过程块中，而状态寄存器保持另一个时序逻辑过程块。因此，两段式就是把三段式中的状态转移和输出合写在一个过程块里。B为正确答案。7.【单选题】在设计一个序列检测器电路，检测输入的串行数据是否出现连续的二进制110时，该电路是（）。

A.Moore状态机

B.Mealy状态机

C.不确定答案：B

难易程度：中

知识点：序列检测器

答案解析：根据教材中例6.3的分析，序列检测器的输出和输入信号有关，所以它是一个Mealy状态机，选B。8.【单选题】状态机代码可以写成一段式、二段式和三段式，这里的“一、二、三”指的是（）。A.always过程块的数量B.initial过程块的数量C.always和initial过程块的总数量答案：A难易程度：易知识点：二段式与三段式的区别答案解析：状态机是设计模块，不适用initial过程块。状态机写法里的“一、二、三”指的是always过程块的数量9.【多选题】在十字路口交通控制系统状态机设计中，需要考虑以下哪些方面（）。

A.状态参数与状态寄存器的定义

B.状态转换逻辑和输出逻辑

C.每个状态持续的时长

D.计时变量的约束答案：A，B，C，D

难易程度：中

知识点：十字路口交通控制系统状态机设计

答案解析：从教材例6.4可知，在设计十字路口交通控制系统状态机时，需要定义状态参数与状态寄存器；描述状态转换逻辑和输出逻辑；考虑每个状态持续的时长不同，像S0持续5秒，S1持续10秒等；并且要通过计时变量进行约束，以确保状态按要求转换。所以ABCD都需要考虑。10.【单选题】已知一个状态机的状态转移逻辑如下：always@(current_state)begincase(current_state)S0:next_state=S1;S1:if(data==1)next_state=S2;elsenext_state=S1;S2:next_state=S3;default:next_state=S0;endcaseend当当前状态为S1，且输入data为0时，下一个状态是（）。

A.S0

B.S1

C.S2

D.S3答案：B

难易程度：中

知识点：状态转移逻辑

答案解析：根据给出的状态转移逻辑代码，当当前状态为S1时，会判断输入data的值。如果data为1，次态为S2；如果data为0，次态保持为S1。题目中输入data为0，所以下一个状态是S1，选B。11.【单选题】在FPGA开发中，以下哪种场景最适合使用状态机？

A.简单的组合逻辑电路设计

B.需要精确控制状态转换的控制逻辑密集型设计

C.只涉及简单算术运算的电路

D.静态数据存储电路答案：B

难易程度：易

知识点：状态机适用场景

答案解析：状态机在FPGA开发中尤其适用于需要精确控制状态转换的控制逻辑密集型设计、时序逻辑设计、协议处理、复杂算法实现以及用户交互系统等。而简单的组合逻辑电路、只涉及简单算术运算的电路和静态数据存储电路通常不需要状态机来实现，故答案选B。12.【填空题】状态表是一种用于描述数字逻辑电路在不同输入条件下的状态转换逻辑和产生的输出的工具，它列出现态和次态的每组对应关系，也写明与次态紧密关联的给定______下的输出结果。答案：输入条件

难易程度：易

知识点：状态表

答案解析：根据文档内容，状态表会列出在不同输入条件下，现态对应的次态以及相应的输出结果，所以此处应填输入条件。13.【判断题】在Verilog程序中，使用parameter[1:0]s0=0,s1=1,s2=2,s3=3;语句是对状态机进行状态参数定义。（）答案：正确

难易程度：中

知识点：状态参数定义

答案解析：在状态机程序设计中，通过parameter关键字可以定义状态机的所有可能状态，这里定义了状态名和各状态的二进制编码，属于状态参数定义，所以该说法正确。14.【单选题】在三段式状态机写法中，以下哪条语句是用于定义现态和次态两个状态寄存器来存储状态的？

A.always@(current_state)begin

B.parameter[1:0]s0=0,s1=1,s2=2,s3=3;

C.reg[1:0]current_state,next_state;

D.always@(posedgeclk)begin答案：C

难易程度：难

知识点：状态寄存器定义

答案解析：选项A是用于描述状态转移逻辑的敏感事件；选项B是状态参数定义；选项C中reg[1:0]current_state,next_state;定义了2位的现态和次态状态寄存器，符合状态寄存器定义；选项D是用于状态更新的时钟触发语句。所以答案选C。15.【单选题】在Verilog代码中，若要设计一个具有4个状态的状态机，以下哪种状态参数定义方式是正确的？

A.parameters0,s1,s2,s3;

B.parameter[1:0]s0=0,s1=1,s2=2,s3=3;

C.parameters0="0",s1="1",s2="2",s3="3";

D.parameter[2:0]s0=0,s1=1,s2=2,s3=3;答案：B

难易程度：易

知识点：状态参数定义

答案解析：在Verilog中，状态参数定义通常使用parameter关键字，并且需要指定状态的二进制编码。选项A没有指定编码；选项C使用字符串作为编码是错误的；选项D使用3位二进制来表示4个状态，造成了资源浪费，2位二进制就可以表示4个状态，所以选项B正确。16.【填空题】在状态机设计中，若要定义现态和次态两个状态寄存器来存储状态，对于一个具有8个状态的状态机，状态寄存器应该定义为_____位变量。答案：3

难易程度：中

知识点：状态寄存器定义

答案解析：因为2的3次方等于8，所以要表示8个状态，需要3位二进制变量，因此状态寄存器应定义为3位变量。17.【填空题】在三段式状态机程序设计中，使用一个always过程块描述在时钟触发时，时序逻辑中状态寄存器的同步，其敏感信号一般为时钟信号的__________边沿（填写英文）。当复位信号有效时，状态回到初始状态，否则将__________赋值给现态。答案：posedge;negedge；次态

难易程度：中

知识点：状态更新

答案解析：在三段式状态机里，状态更新这一always块是时序逻辑，通常以时钟信号的上升沿作为敏感信号，确保状态的更新是同步于时钟的。当复位信号有效时，为了让系统回到一个确定的初始状态，状态会被设置为初始状态；而在正常运行时，就把计算得到的次态赋值给现态，从而完成状态的转换。18.【单选题】在一个序列检测器的状态机设计中，有如下状态更新代码：always@(posedgeclkorposedgereset)if(reset)current_state<=S0;elsecurrent_state<=next_state;当reset信号在某一时钟上升沿变为高电平后，下一个时钟上升沿到来时，状态机的状态会是（）。

A.保持当前状态不变

B.跳转到S0状态

C.跳转