有限狀態(tài)機要點PPT學習教案

1、會計學1 有限狀態(tài)機要點有限狀態(tài)機要點 第1頁/共37頁 過程。最后給出了數字系統(tǒng)設 計的一些基本原則和設計技巧。 第2頁/共37頁 時序電路如圖所示： 組合邏輯接收電路輸入信 號并輸出結果，時序邏輯 將組合邏輯的輸出存儲并 反饋回組合邏輯，以此來 形成電路的當前狀態(tài) (current state)，當前狀態(tài) 和電路輸入信號經過組合 邏輯作用形成電路的下一 狀態(tài)（next state）傳遞給 時序電路。 圖 時序電路基本結構 第3頁/共37頁 出。 第4頁/共37頁 圖 Mealy機和Moore機示意圖 第5頁/共37頁 n 期才會引起輸出的變化。 第6頁/共37頁 第7頁/共37頁 第8頁/

2、共37頁 3）狀態(tài)機的設計要清晰易懂，易維護。 第9頁/共37頁 第10頁/共37頁 圖 三段式狀態(tài)機設計結構圖 第11頁/共37頁 狀態(tài)順序編碼格雷碼獨熱編碼 S000000010000 S100100101000 S201001100100 S301101000010 S410011000001 表4-1 狀態(tài)機編碼方式 表 狀態(tài)機編碼方式 第12頁/共37頁 設計條件和要 求 編碼方式說明 要求面積優(yōu)先要求面積優(yōu)先順序編碼順序編碼 編碼最簡單，使用觸發(fā)器最少，剩余非法編碼最簡單，使用觸發(fā)器最少，剩余非法 狀態(tài)最少，但增加了狀態(tài)譯碼組合邏輯。狀態(tài)最少，但增加了狀態(tài)譯碼組合邏輯。 要求速度優(yōu)

3、先要求速度優(yōu)先獨熱編碼獨熱編碼 雖然使用了較多觸發(fā)器，但簡化了狀態(tài)譯雖然使用了較多觸發(fā)器，但簡化了狀態(tài)譯 碼組合邏輯，并且在同一時間只有一個狀碼組合邏輯，并且在同一時間只有一個狀 態(tài)寄存器發(fā)生變化，所以是最快的方式，態(tài)寄存器發(fā)生變化，所以是最快的方式， 而且適用大多數而且適用大多數FPGA。 當狀態(tài)數當狀態(tài)數5時時順序編碼順序編碼一般是默認的編碼方式。一般是默認的編碼方式。 當狀態(tài)機后有當狀態(tài)機后有 大型輸出譯碼大型輸出譯碼 器時器時 順序編碼或順序編碼或 格雷碼格雷碼 在這種情況下，雖然必須通過譯碼決定狀在這種情況下，雖然必須通過譯碼決定狀 態(tài)的值，但仍可能比獨熱碼速度快。態(tài)的值，但仍可能比

4、獨熱碼速度快。 當觸發(fā)器資源當觸發(fā)器資源 豐富時豐富時 獨熱碼獨熱碼 最快的方式，由于簡化了狀態(tài)譯碼邏輯，最快的方式，由于簡化了狀態(tài)譯碼邏輯， 故提高了狀態(tài)轉換速度。故提高了狀態(tài)轉換速度。 第13頁/共37頁 第14頁/共37頁 第15頁/共37頁 圖 1001序列信號檢測器引腳圖 第16頁/共37頁 圖 1001序列檢測器狀態(tài)轉移圖 第17頁/共37頁 當前狀態(tài)下一狀態(tài) Data_in=0 Data_in=1 狀態(tài)名稱當前輸出Q當前輸入D Q2 Q1 Q0D2 D1 D0D2 D1 D0 Start_S000000001 First_S001010001 Second_S010011001

5、Third_S011000100 Last_S100000001 Error State101/110/111000000 表 1001序列檢測器狀態(tài)轉換表2210 D =Data_in(Q Q Q ) 1210 D =Data_inQ (QQ ) 02102110 D =Data_in(Q Q Q )+Data_in(Q Q )+(Q Q ) 210 DetectedQ Q Q （） 第18頁/共37頁 第19頁/共37頁 第20頁/共37頁 圖 fsm1功能仿真圖 第21頁/共37頁 圖 交通信號燈控制示意圖 圖 交通信號燈控制器引腳圖 第22頁/共37頁 圖 交通信號燈A、B方向時間匹配

6、圖 第23頁/共37頁 方向A方向B 直行紅燈亮直行紅燈亮 要么直行綠燈亮，要么直行黃燈亮，要么直行綠燈亮，要么直行黃燈亮， 要么直行紅燈亮要么直行紅燈亮&左轉綠燈亮左轉綠燈亮 直行綠燈亮直行綠燈亮直行紅燈亮直行紅燈亮 直行紅燈亮直行紅燈亮 &左轉綠燈左轉綠燈 亮亮 直行紅燈亮直行紅燈亮 直行黃燈亮直行黃燈亮直行紅燈亮直行紅燈亮 同一方向的信號燈亮滅相關性如下所示同一方向的信號燈亮滅相關性如下所示: 1）直行綠燈亮時必有左轉紅燈亮；）直行綠燈亮時必有左轉紅燈亮； 2）直行黃燈亮必有左轉黃燈亮；）直行黃燈亮必有左轉黃燈亮； 3）直行紅燈亮則必有左轉綠燈亮或者左轉紅燈亮。）直行紅燈亮則必有左轉綠燈亮或者左轉紅燈亮。 交叉方向的信號燈亮滅相關性如表所示：交叉方向的信號燈亮滅相關性如表所示： 表表 交叉方向信號燈亮滅相關性對應表交叉方向信號燈亮滅相關性對應表 第24頁/共37頁 第25頁/共37頁 第26頁/共37頁 圖 設計在FPGA中的資源占用情況 第27頁/共37頁 圖 速度換面積之功能模塊時分復用圖 面積換速度之邏輯復用 第28頁/共37頁 件形式。 第29頁/共37頁 第30頁/共37頁 圖 分模塊設計示意圖 第31頁/共37頁 第