FSM有限状态机

有限状态机

Moore型

状态机的输出仅与当前状态值有关, 且只在时钟边沿到来时才会有状态变化。

Mealy型:

状态机的输出不仅与当前状态值有关, 而且与当前输入值有关。

两者的区别:

Mealy比Moore输出提前一个周期,同时可节省一个状态

举个栗子:

0101序列检测,可循环

Moore型
module fsm_moore (
    input  wire clk,
    input wire reset_n,
    input wire data_in,
    output reg out
);
reg [4:0] state,next_state;
parameter SIDLE=5'b00001,S1=5'b00010,S2=5'b00100,S3=5'b01000,S4=5'b10000;

//FF
always@(posedge clk or negedge reset_n)
    if(!reset_n)
        state<=SIDLE;
    else
        state<=next_state;


//transiton
always@(*)begin
    case (state)
        SIDLE:
            if(data_in==0)
                next_state=S1;
            else
                next_state=SIDLE;
        S1:
            if(data_in==1)
                next_state=S2;
            else
                next_state=S1;
        S2:
            if(data_in==0)
                next_state=S3;
            else
                next_state=SIDLE;
        S3:
            if(data_in==1)
                next_state=S4;
            else
                next_state=S1;
         S4:
            if(data_in==0)
                next_state=S3;
            else
                next_state=SIDLE;
        default :next_state=SIDLE;                        
    endcase
end

//oupout
always @(posedge clk or negedge reset_n) begin
   if(!reset_n)
        out<=1'b0;
    else if(state==S4)
        out<=1'b1;
    else
        out<=1'b0;
end
endmodule //fsm_moore

仿真:
在这里插入图片描述

mealy型:
module fsm_mealy (
    input wire clk,
    input wire reset_n,
    input wire data_in,
    output reg  out 
);
reg [3:0]state,next_state ;
parameter S0=4'b0001,S1=4'b0010,S2=4'b0100,S3=4'b1000;

//FF
always @(posedge clk or negedge reset_n) begin
    if(!reset_n)
        state<=S0;
    else
        state<=next_state;
end

//transition
always @(*) begin
    case(state)
        S0:
            if(data_in==0)
                next_state=S1;
            else
                next_state=S0;
        S1:
            if(data_in==1)
                next_state=S2;
            else
                next_state=S1;
        S2:
            if(data_in==0)
                next_state=S3;
            else
                next_state=S0;
        S3:
            if(data_in==1)
                next_state=S1;
            else
                next_state=S0;
        default:next_state=S0;

endcase
end

//output
always @(posedge clk or negedge reset_n) begin
    if(!reset_n)
        out<=1'b0;
    else if(state  ==S3 && data_in ==1)  //注意输出条件
        out<=1'b1;
    else
        out<=1'b0;
end
endmodule //fsm_mealy

仿真:
在这里插入图片描述

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