[原创].怎样在有限状态机中延时
本文借一小例，来示范在FSM中如何延时。
案例
（1）fsm_with_delay_demo.v
module fsm_with_delay_demo(
input CLOCK_50,
input RST_N,
output reg LED
);
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// 定时器1 开始
// 时长：1秒
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parameter TIMER1_VAL = 50_000_000; // 50M/50M = 1s
reg timer1_enable;
reg [25:0] timer1_cnt;
wire timer1_done;
always @(posedge CLOCK_50)
if (~timer1_enable)
timer1_cnt <= 0;
else if (~timer1_done)
timer1_cnt <= timer1_cnt + 1'b1;
assign timer1_done = (timer1_cnt == TIMER1_VAL - 1);
//--------------------------------------
// 定时器1 结束
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// 定时器2 开始
// 时长：4秒
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parameter TIMER2_VAL = 200_000_000; // 200M/50M = 4s
reg timer2_enable;
reg [27:0] timer2_cnt;
wire timer2_done;
always @(posedge CLOCK_50)
if (~timer2_enable)
timer2_cnt <= 0;
else if (~timer2_done)
timer2_cnt <= timer2_cnt + 1'b1;
assign timer2_done = (timer2_cnt == TIMER2_VAL - 1);
//--------------------------------------
// 定时器2 结束
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// 状态机部分 开始
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parameter S0 = 0;
parameter S1 = 1;
reg [5:0] current_state, next_state; // 现态、次态
always @ (posedge CLOCK_50, negedge RST_N)
begin:fsm_always_block1
if (!RST_N)
current_state <= S1;
else
current_state <= next_state;
end
// 根据条件转移状态，并给出相应逻辑
always @ *
begin:fsm_always_block2
/* 用户变量初始化 开始*/
LED = 1'b0;
/* 用户变量初始化 结束*/
/* 清定时器使能 开始 */
timer1_enable = 1'b0;
timer2_enable = 1'b0;
/* 清定时器使能 结束 */
case (current_state)
S0 :
begin
timer1_enable = 1; // 使能定时器1
/* 用户代码 开始*/
LED = 1'b0;
/* 用户代码 结束*/
if (timer1_done /* && 用户条件 */)
next_state = S1;
else
next_state = S0;
end
S1 :
begin
timer2_enable = 1; // 使能定时器1
/* 用户代码 开始*/
LED = 1'b1;
/* 用户代码 结束*/
if (timer2_done /* && 用户条件 */)
next_state = S0;
else
next_state = S1;
end
endcase
end
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// 状态机部分 结束
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endmodule
（2）QII综合的FSM
图1 QII综合的FSM
（3）实验现象
该例中，FSM有两个状态，S0持续1s，S1持续4s，然后循环交替。
假设案例中的LED是送1亮，送0灭，那么LED灭1秒亮4秒，如此循环交替。
分析
众所周知，FSM有三种写法：1个always块；两个always块；三个always块。其中1个always块的fsm，由于各种弊端，为大家所不齿。然而加入定时器这一动作在3个always块又不能很好地实现，于是退而求其次，使用2个always块的fsm。
这样一来，我们只需在第一个always块内实现现次态交替转变即可。在第二个always块内，根据状态迁移，来写各状态的逻辑。由于定时器的加入，而其使能又是reg变量，所以在初始化时，必须将使能清零，以免无法实现定时效果。在各状态中，如果只需持续一个clock，则无需使能定时器。倘若需要持续一段时间，使能定时器即可，然后等定时完毕，再转移状态；未定时完毕，则保持当前状态。至于其他的用户条件，可与定时完毕标志逻辑与在一起，以实现所需功能。
参考
1. Terasic.DE1_CD_v0.8\DE1_demonstrations\DE1_USB_API\HW\ps2_keyboard.v
