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狀態(tài)機(jī)幾乎可以實(shí)現(xiàn)一切時序電路。

有限狀態(tài)機(jī)（FiniteStateMachine， FSM），根據(jù)狀態(tài)機(jī)的輸出是否與輸入有關(guān)，可分為Moore型狀態(tài)機(jī)和Mealy型狀態(tài)機(jī)。Moore型狀態(tài)機(jī)輸出僅僅與現(xiàn)態(tài)有關(guān)和Mealy型狀態(tài)機(jī)不僅與現(xiàn)態(tài)有關(guān)，也與輸入有關(guān)，所以會受到輸入的干擾，可能會產(chǎn)生毛刺（Glith）的現(xiàn)象，所以我們通常使用的是Moore型狀態(tài)機(jī)。

狀態(tài)機(jī)的編碼，二進(jìn)制編碼（Binary），格雷碼編碼（Gray-code），獨(dú)熱碼（One-hot）。不同的編碼方式是防止在狀態(tài)轉(zhuǎn)移中發(fā)生突變，使得狀態(tài)轉(zhuǎn)移更為穩(wěn)定，系統(tǒng)更加可靠，但是通常情況下我們直接采用的是二進(jìn)制進(jìn)行編碼，除非系統(tǒng)對穩(wěn)定性和狀態(tài)編碼有特殊要求。

狀態(tài)機(jī)的描述，一段式、二段式、三段式。

一段式狀態(tài)機(jī)，將組合邏輯和時序邏輯混合在一起，這樣的寫法對于邏輯簡單的狀態(tài)機(jī)來說還是可以使用的，但是對于復(fù)雜的邏輯就不推薦了，如果狀態(tài)復(fù)雜也會容易出錯，而且一個always塊中信號太多也不利于維護(hù)和修改。

兩段式狀態(tài)機(jī)也是一種常用的寫法，它把組合邏輯和時序邏輯區(qū)分出來，第一段負(fù)責(zé)狀態(tài)的轉(zhuǎn)移，第二段是組合邏輯賦值，但是這種寫法的缺點(diǎn)是，組合邏輯較容易產(chǎn)生毛刺等常見問題。

三段式狀態(tài)機(jī)就可以較好的解決一段二段的不足，我也是比較推薦的寫法，第一段采用時序邏輯負(fù)責(zé)狀態(tài)轉(zhuǎn)移，第二段組合邏輯負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)賦值，第三段時序邏輯負(fù)責(zé)輸出，代碼層次清晰，容易維護(hù)，時序邏輯的輸出解決了兩段式寫法中組合邏輯的毛刺問題。但是資源消耗會多一些，此外，三段式從輸入到輸出會比一段式和二段式延遲一個時鐘周期。在書寫狀態(tài)機(jī)的時候，一定要事先設(shè)計好狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，將所有的狀態(tài)都考慮到，避免狀態(tài)進(jìn)入死循環(huán)，或者跳到偏離態(tài)。

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作者：杭州卿萃科技ALIFPGA

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總結(jié)

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