有限狀態(tài)機的FPGA設計

有限狀態(tài)機是一種常見的電路，由于時序電路和組合電路組成，設計有限狀態(tài)機的第一步是確定采用Moore狀態(tài)機還是采用Mealy狀態(tài)機。Mealy狀態(tài)機的狀態(tài)轉變不僅和當前狀態(tài)有關，而且和各輸入信號有關；Moore狀態(tài)機的轉變只和當前狀態(tài)有關。從電路實現(xiàn)功能上來講，任何一種都可以實現(xiàn)同樣的功能。但他們的輸出時序不同，所以選擇使用哪種狀態(tài)機是要根據(jù)具體情況來定。

Mealy狀態(tài)機：由于輸出受輸入的直接影響，而輸入可以再時鐘周期的任一時刻變化，這就使得輸出狀態(tài)比Moore狀態(tài)機的輸出狀態(tài)提前一個周期到達。輸入信號的噪聲可能會出現(xiàn)在輸出信號上。

Moore狀態(tài)機：在時鐘脈沖的有限個門延時之后，輸出達到穩(wěn)定。輸出會在一個完整的時鐘周期內(nèi)保持穩(wěn)定值，及時在該時鐘內(nèi)輸入信號變化了，輸出信號也不會變化。輸入對輸出的餓影響要到下一個時鐘周期才能反映出來。把輸入和輸出分開，是Moore狀態(tài)機的重要特征。

對于同一電路，使用Moore狀態(tài)機設計可能會比使用Mealy狀態(tài)機多出一些狀態(tài)。

根據(jù)特征和藥設計的電路的具體情況，就可以而確定使用哪種狀態(tài)機來實現(xiàn)功能。一旦確定狀態(tài)機，接下來就要構造專題轉換圖?，F(xiàn)在還沒有一個成熟的系統(tǒng)化裝踏入構造算法，所以對于實現(xiàn)同一功能，可以搞糟出不同的狀態(tài)轉換圖。但一定要遵循結構化設計。在構造電路的狀態(tài)轉換圖時。使用互補原則可以幫助我們檢查設計過程中是否出現(xiàn)錯誤。互補原則是指離開狀態(tài)圖節(jié)點的所有之路的條件必須是互補的，同一節(jié)點的任何2個或多個之路的條件不能同時為真。同時為真時我們設計不允許的。