Verilog 状态机编写

　　

Verilog状态机编写

一、状态机的编写分为3种

1. 一段式：将状态转移、状态转移条件、输出全都放置在一个always模块中。

2. 两段式：一个模块用时序逻辑描述状态转移，另一个模块利用组合逻辑描述状态转移条件及输出。

3. 三段式：第一个模块利用时序逻辑编写状态转移（always、非阻塞原语）。

   第二个模块利用组合逻辑编写状态转移条件（always、阻塞原语）。

   第三个模块可以利用时序或组合逻辑来编写输出，但利用组合逻辑编写输出时，一般可能会产生毛刺。

二、Verilog HDL 数字设计与建模 ——Joseph Cavanagh

P285 例8.28 设计一个Mealy同步时序状态机，当检测到输入x端口出现了1001的序列时，输出z将被拉高。重叠的1001也要求被检测出来。

module mealy_ssm (x, clk, rst_n, state, z)
  input x, clk, rst_n;
  output state, z;
  
  wire z;
  reg [1:0] state, next_state;
  
  parameter state_a = 2'b00,
            state_b = 2'b01,
            state_c = 2'b11,
            state_d = 2'b10,
  
  //第一段用时序逻辑描述状态转移
  always @ (posedge clk or negedge rst_n)
        begin
          if (~rst_n)
                state <= state_a;
          else
                state <= next_state;
        end
  
  //第二段用组合逻辑描述状态转移条件
  always @ (x or state)
    begin
      case (state)
        state_a:  
          if (x==0)
            next_state = state_a;
          else
            next_state = state_b;
        state_b:
          if (x==0)
            next_state = state_b;
          else
            next_state = state_a;
        state_c:
          if (x==0)
            next_state = state_c;
          else
            next_state = state_a;
        state_d:
          if (x==0)
            next_state = state_a;
          else
            next_state = state_b;
        default: next_state = state_a;
      endcase
    end
  
  //输出采用了组合逻辑
  assign z1 = (state[1] && ~state[0] && x && clk);
 
endmodule