请选择 进入手机版 | 继续访问电脑版

集成电路技术分享

 找回密码
 我要注册

QQ登录

只需一步,快速开始

搜索
查看: 1073|回复: 1

基于状态机(一段式、两段式、三段式)的学习

[复制链接]
voiue 发表于 2018-12-12 17:09:08 | 显示全部楼层 |阅读模式
三种写法对比:

    (1)一段式状态机不利于维护(简单状态机可以用);

    (2)两段式状态机是常见写法,时序逻辑进行状态切换,时序逻辑实现各个输入、输出以及状态判断,利于维护,不过组合逻辑容易出现毛刺等常见问题;

    (3)三段式状态机推荐写法,代码易维护,时序逻辑输出解决了两段式写法种组合逻辑的毛刺问题,但是耗费资源多一些且第三段 always 如果判断条件是 cs 从输入到输出比一段式和两段式会延时一个时钟周期。

注意:

三段式并不是一定要写为3个always块,如果状态机更复杂,就不止3段了。
三段always模块中,第一个和第三个always模块是同步时序always模块,用非阻塞赋值(“ <= ”);第二个always模块是组合逻辑always模块,用阻塞赋值(“ = ”)。
第二部分为组合逻辑always模块,为了抑制warning信息,对于always的敏感列表建议采用always@(*)的方式。
第二部分,组合逻辑always模块,里面判断条件一定要包含所有情况!可以用else保证包含完全。
第二部分,组合逻辑电平要维持超过一个clock,仿真时注意。
需要注意:第二部分case中的条件应该为当前态(cs)。
第三部分case中的条件为次态(ns)或者当前态(cs),根据需求,若为当前态(cs)则延时一个时钟周期。
编码原则,binary和gray-code适用于触发器资源较少,组合电路资源丰富的情况(CPLD),对于FPGA,适用one-hot code。这样不但充分利用FPGA丰富的触发器资源,还因为只需比较一个bit,速度快,组合电路简单。
     1、好的状态机标准
好的状态机的标准很多,最重要的几个方面如下:
第一,状态机要安全,是指FSM不会进入死循环,特别是不会进入非预知的状态,而且由于某些扰动进入非设计状态,也能很快的恢复到正常的状态循环中来。这里面有两层含义:其一要求该FSM的综合实现结果无毛刺等异常扰动;其二要求FSM要完备,即使受到异常扰动进入非设计状态,也能很快恢复到正常状态。
第二,状态机的设计要满足设计的面积和速度的要求。
第三,状态机的设计要清晰易懂、易维护。

  2、状态机描述方法
状态机描述时关键是要描述清楚几个状态机的要素,即如何进行状态转移,每个状态的输出是什么,状态转移的条件等。具体描述时方法各种各样,最常见的有三种描述方式:
(1)一段式:整个状态机写到一个always模块里面,在该模块中既描述状态转移,又描述状态的输入和输出;
(2)二段式:用两个always模块来描述状态机,其中一个always模块采用同步时序描述状态转移;另一个模块采用组合逻辑判断状态转移条件,描述状态转移规律以及输出;
(3)三段式:在两个always模块描述方法基础上,使用三个always模块,一个always模块采用同步时序描述状态转移,一个always采用组合逻辑判断状态转移条件,描述状态转移规律,另一个always模块描述状态输出(可以用组合电路输出,也可以时序电路输出)。

一般而言,推荐的FSM 描述方法是后两种。这是因为:FSM和其他设计一样,最好使用同步时序方式设计,以提高设计的稳定性,消除毛刺。状态机实现后,一般来说,状态转移部分是同步时序电路而状态的转移条件的判断是组合逻辑。

第二种描述方法同第一种描述方法相比,将同步时序和组合逻辑分别放到不同的always模块中实现,这样做的好处不仅仅是便于阅读、理解、维护,更重要的是利于综合器优化代码,利于用户添加合适的时序约束条件,利于布局布线器实现设计。
在第二种方式的描述中,描述当前状态的输出用组合逻辑实现,组合逻辑很容易产生毛刺,而且不利于约束,不利于综合器和布局布线器实现高性能的设计。
第三种描述方式与第二种相比,关键在于根据状态转移规律,在上一状态根据输入条件判断出当前状态的输出,从而在不插入额外时钟节拍的前提下,实现了寄存器输出。

原文链接:http://blog.sina.com.cn/s/blog_157943c7a0102y7ct.html
zhangyukun 发表于 2018-12-13 09:17:37 | 显示全部楼层
基于状态机(一段式、两段式、三段式)的学习
您需要登录后才可以回帖 登录 | 我要注册

本版积分规则

关闭

站长推荐上一条 /1 下一条

QQ|小黑屋|手机版|Archiver|集成电路技术分享 ( 京ICP备20003123号-1 )

GMT+8, 2024-3-29 18:44 , Processed in 0.195991 second(s), 19 queries .

Powered by Discuz! X3.4

© 2001-2023 Discuz! Team.

快速回复 返回顶部 返回列表