68、状态机设计与综合：从理论到实践

状态机设计与综合：从理论到实践

1. 基于状态图的状态机设计

在状态机设计中，以T - bird尾灯状态机为例，我们可以根据状态图来合成电路。不过，在进行电路合成之前，若要改变机器的行为，此时是最佳时机。原状态图中，一旦左转弯或右转弯循环开始，即使危险警示（HAZ）信号被激活，循环仍会完成。但从安全角度考虑，应让机器尽快进入危险模式，改进后的状态图如图7 - 64所示。

由于该状态图有八个状态，至少需要三个触发器来对状态进行编码。这里选择表7 - 16中的状态分配，原因如下：
1. 初始（空闲）状态为000，这与大多数触发器和寄存器容易初始化为0状态相兼容。
2. 两个状态变量Q1和Q0在左转弯循环（IDLE→L1→L2→L3→IDLE）中采用格雷码序列进行“计数”，这样可以减少每次状态转换时状态变量的变化数量，从而简化激励逻辑。
3. 由于状态图具有对称性，在右转弯循环中，Q1和Q0采用相同的序列进行“计数”，而Q2用于区分左转弯和右转弯。
4. 剩余的状态变量组合用于LR3状态。

接下来需要编写一种转换表，由于状态图中的转换是由表达式指定的，而非对下一状态的详尽列表，所以采用一种新的格式——转换列表。表7 - 17是图7 - 64状态图和表7 - 16状态分配对应的转换列表，每一行包含状态图中一条弧的当前状态、下一状态和转换表达式，同时显示了当前状态和下一状态的命名版本和编码版本，命名状态用于参考，编码状态用于推导转换方程。

状态	Q2	Q1	Q0