65、时钟同步状态机设计全解析

时钟同步状态机设计全解析

1. 状态表的构建与完善

在设计状态机时，最初的状态表构建是一个关键步骤。由于对机器启动时的情况描述不明确，我们通常假设系统上电后进入一个初始状态，这里称为 INIT。在 INIT 状态下，输出 Z 为 0，因为此前没有输入。

为了填充 INIT 行的下一状态条目，我们引入了 A0 和 A1 两个状态，它们用于“记住”上一个时钟周期输入 A 的值。在这两个状态下，Z 仍为 0，因为尚未满足输出为 1 的条件。

当处于 A0 状态时，如果当前输入 A 再次为 0，我们进入新状态 OK 且 Z = 1；若 A 为 1，则进入 A1 状态。同理，在 A1 状态下，若再次输入 1 则进入 OK 状态，输入 0 则进入 A0 状态。

然而，当进入 OK 状态后，若 B = 0，就会出现问题。因为当前输入 A 可能是连续相等输入的第二个，也可能不是，所以无法确定是继续处于“OK”状态还是回到 A0 或 A1 状态。为解决这个问题，我们将 OK 状态拆分为 OK0 和 OK1 两个状态，它们能“记住”上一个输入 A 的值。这样，状态表就实现了“闭合”，描述了一个有限状态机。

下面是状态表构建过程的简单示意：
|状态|A = 0, B = 0|A = 0, B = 1|A = 1, B = 0|A = 1, B = 1|Z|
|----|----|----|----|----|----|
|INIT|A0|A0|A1|A1|0|
|A0|OK0|OK0|A1|A1|0|
|A1|A0|A0|OK1|OK1|0|
|OK0|OK0|OK0|A1|OK1|1|
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