verilog状态机的三种写法

1，单always块结构(一段式)：

always @(posedge clk ) begin

case(FSM)

st0；begin

out0;//输出

if(case0) FSM<=st1;//状态转移

end

st1；begin

out1;//输出

if(case0) FSM<=st2;//状态转移

end

……

default:

endcase

end

单always块把组合逻辑和时序逻辑放在一个时序always块描述。输出时为寄存器输出，所以无毛刺。但是这种方式会产生多余的触发器（因为把组合逻辑也放在时序逻辑中实现），而且代码难以修改调试。但对于那些简单的状态机，一段式还是不错的，因为它把输入，转移，输出一起体现，更方便理解。但是对于复杂状态机就是灾难了，所以最好还是养成不使用该结构的习惯。

 

双always块结构(两段式)：

//时序逻辑，这段一般是不变的，描述从现态转移到次态

always @ (posedge clk) begin

current_state<=next_state;

end

 

//组合逻辑，包括转移条件以及状态内容（即输出）

always @ (*) begin

case(current_state)

st0:begin

out0;

if(case0) FSM=st1; //组合逻辑使用阻塞语句

end

st1:begin

out1;

if(case1) FSM=st2;

end

……

endcase

end

二段式中，一个always块采用同步时序描述状态转移；另一个采用组合逻辑判断转移条件，以及描述输出。二段式便于阅读，理解和维护，有利于综合器优化代码。但是由于采用的是组合逻辑输出，容易产生毛刺，且不利于约束，也不利于综合器和布局布线器实现高性能设计。

 

三always块结构(三段式)：

 

//第一个always块，时序逻辑，描述现态转移到次态

always @ (posedge clk negedge rst_n) begin

if(!rst_n)  current_state<=IDLE;

else      current_state<=next_state;

end

 

//第二个always块，组合逻辑，描述状态转移的条件

always @ (current_state) begin

case(current_state)

s1:if(……) next_state=s2;//组合逻辑，采用阻塞赋值

……

endcase

end

 

//第三个always块，时序逻辑，描述输出

always @ (posedge clk negedge rst_n) begin

case(next_state) //这里有的是next_state，有的是current_state,需根据电路要求

s1: out1<=……;

s2: out2<=……;

default:……

endcase

end

三段式结构中，2个时序always块分别用来描述现态逻辑转移，及输出赋值。组合always块用于描述状态转移的条件。这种结构是寄存器输出，输出无毛刺，而且代码更清晰易读，特别是对于复杂的状态机来说，但是消耗的面积也更多点。这是一种比较流行的状态机结构。