AD7656 verilog 状态机
Verilog课件 状态机
青岛科技大学
2013-8-2
（15）
宋廷强 songtq@
W W W . Q U S T . E D U . C N
Stop: begin //符合条件进入新状态，否则留在原状态 if (A) begin state <= Clear; K2<= 1; end else state <= Stop; end Clear: begin if (!A) begin state <= Idle; K2<=0; K1<=1; end else state <= Clear; end endcase endmodule
青岛科技大学
2013-8-2
（4）
宋廷强 songtq@
状态机的结构
W W W . Q U S T . E D U . C N
• 状态寄存器： • 输出逻辑：
记忆状态机当前所处的状态，n个触发器可以记忆2n个状态
• 产生下一个状态的组合逻辑： 根据输入信号和当前状态，决定下一个状态
由当前状态和输出信号决定当前状态的输出。
青岛科技大学
20 W W . Q U S T . E D U . C N
Start: if (!A) state <= Stop; else state <= Start; Stop: if (A) begin state <= Clear; K2<= 1; end else state <= Stop; Clear: if (!A) begin state <=Idle; K2<=0; K1<=1; end else state <= Clear;
如何用Verilog来描述状态机
verilog奇偶分频、一段式、两段式、三段式状态机
汇报总结1、偶数分频偶数倍分频相对简单，可以通过计数器对预分频的脉冲沿计数实现，如果要进行N倍（N为整数）偶数分频，可由预分频的时钟触发计数器计数，当计数器从0计数到N/2—1时，输出时钟进行翻转，并给计数器一个复位信号，使得下一个时钟从零开始计数，以此循环下去。
分频的主体程序如下：`define div_en 8module freq_div_even(clk_in,reset,clk_out);input clk_in;input reset;output clk_out;reg clk_out;reg[2:0] count;initialbegincount=0;clk_out=0;endalways@(posedge clk_in)beginif(!reset)begincount<=0;clk_out<=0;endelseif(count==(`div_en/2-1))beginclk_out<=~clk_out;count<=0;endelsebegincount<=count+1;endendendmodule下面定义N为8,对一个脉冲8分频,测试程序如下:`timescale 1ns/1nsmodule testbench;reg reset;reg clk_in;reg[2:0] count;wire clk_out;freq_div_even test(.clk_in(clk_in),.reset(reset),.clk_out(clk_out));initialbeginreset=0;clk_in=0;#5 reset=1;endalways #10 clk_in=~clk_in;endmodule波形图如下:2、奇数分频对于对占空比没有特殊要求的奇数分频，需要对上升沿和下降沿脉冲进行计数，利用下降沿产生的波形移相半个输入脉冲的作用，最后用错位“异或”法实现。
Verilog 有限状态机设计 ppt课件
第八章 有限状态机设计
Verilog 有限状态机设计
MOORE状态机 MEALY状态机 有限状态机的几种描述方式 有限状态机的状态编码
8.1 有限状态机
构成
组合逻辑 状态译码、产生输出 时序逻辑 存储状态
分类
Moore 输出是现态的函数 Mealy 输出是现态和输入的函数
always @(state) /*该过程产生输出逻辑*/
begin case(state) S3: z=1'b1; default:z=1'b0;
endcase end endmodule
“101”序列检测器（单过程描述）
module fsm4_seq101(clk,clr,x,z); input clk,clr,x; output reg z; reg[1:0] state; parameter S0=2'b00, S1=2'b01, S2=2'b11, S3=2'b10;/*状态编码，采用格雷（Gray）编码方 式*/
parameter S0=2'b00,S1=2'b01,S2=2'b11,S3=2'b10;
/*状态编码，采用格雷（Gray）编码方式*/
always @(posedge clk or posedge clr) /*该过程定义当前状态*/
begin
if(clr) state<=S0; //异步复位，s0为起始状态
（1）用三个过程描述：即现态（CS）、次态（NS）、 输出逻辑（OL）各用一个always过程描述。
（2）双过程描述（CS+NS、OL双过程描述）：使用两 个always过程来描述有限状态机，一个过程描述现态和次 态时序逻辑（CS+NS）；另一个过程描述输出逻辑（OL）。
有限状态机的verilog例子
有限状态机的verilog例子有限状态机（Finite State Machine, FSM）是数字电路设计中的一种基本构件，它可以用来实现各种复杂的控制逻辑。
在Verilog中，可以用模块（module）来描述一个有限状态机，使用参数（parameters）来定义状态数量和状态转移逻辑。
以下是一个简单的有限状态机的Verilog例子，该FSM有3个状态（S0, S1, S2）和两个输入（clk, rst_n）以及一个输出（next_state, out）：```verilogmodule fsm(input wire clk, // 时钟信号input wire rst_n, // 低电平复位信号input wire [1:0] in, // 输入信号，这里位宽为2，可以扩展output reg next_state, // 下一状态输出output reg out // 输出信号);// 状态参数parameter S0 = 2'b00;parameter S1 = 2'b01;parameter S2 = 2'b10;// 状态寄存器reg [1:0] state;// 状态转移逻辑always @(posedge clk or negedge rst_n) beginif (!rst_n) begin// 当处于复位状态时，状态寄存器和输出都初始化为0state <= S0;out <= 1'b0;end else begin// 根据当前状态和输入信号，更新下一状态和输出case (state)S0: beginnext_state <= S1;out <= 1'b1;endS1: beginnext_state <= S2;out <= 1'b0;endS2: beginnext_state <= S0;out <= 1'b1;enddefault: beginnext_state <= S0;out <= 1'b0;endendcaseendendendmodule```在这个例子中：- `clk` 是时钟信号。
verilog 三段式状态机
Verilog状态机设计‐‐‐‐‐‐‐‐‐三段式状态机练习：设计一个串行数据检测器。
要求是：连续4个或4个以上的1时输出为1，其他输入情况下为0。
编写测试模块并给出仿真波形。
目的：学会状态机设计方法模块源码`timescale 1ps/1psmodule FSM (input iCLK,input iRST_N,input iA,output oMATCH);parameter S0 = 3'b000,S1 = 3'b001,S2 = 3'b010,S3 = 3'b011,S4 = 3'b100;reg [2:0] state, next_state;reg match, next_match;wire is_match_out;assign oMATCH = match;// sequential circuitalways@(posedge iCLK, negedge iRST_N) beginif (!iRST_N) beginstate <= S0;match <= 1'b0;endelse beginstate <= next_state;match <= next_match;endend// combinational circuit for state logicalways@(*) begin //*号不能改为posedge iCLK, negedge iRST_N next_state = S0;case (state)S0 : next_state = (iA==1) ? S1 : S0;S1 : next_state = (iA==1) ? S2 : S0;S2 : next_state = (iA==1) ? S3 : S0;S3 : next_state = (iA==1) ? S4 : S0;S4 : next_state = (iA==1) ? S4 : S0;endcaseend// combinational circuit for output logicassign is_match_out = (next_state == S4) ? 1 : 0;//注意点：如何next_state用state则输出会比现在延时1个周期。
第10章 Verilog状态机设计技术演示幻灯片
技
if (state_inputs==2`b01) next_state<=s1; else next_state<=s2; end
术
s2 : begin comb_outputs<=12; if (state_inputs==2`b10) next_state<=s0;
与
else next_state<=s3; end
A
体的数值、编码，甚至数据类型或变量类型。
技
parameter[2: 0] s0=0, s1=1, s2=2 , s3=3, s4=4;
术
reg [2: 0] current_state, next_state;
与
• 状态元素s0、s1等用关键词parameter来定义，各状态元素
应 所取得数值或编码必须写出具体值。
用 next_state”中用了位宽[2:0]，而不是[4:0]。
一旦打开了“状态机萃取”开关，就可利用Quartus II的状态
图观察器直观了解当前状态图走向，方法是：Tools→Netlist
Viewers →State Machine Viewer
13
§10.2 Moore型状态机及其设计
E
always @ (posedge clk or negedge reset) begin//主控时序过程
if (!reset) c_st<=s0; //复位有效时，下一状态进入初态s0
else c_st<=next_state; end
9
例10-1-续
always @ (c_st or state_inputs) begin//主控组合过程
应
always @ (cs or EOC) begin //主控组合过程，规定各状态转换方式
基于FPGA实现对AD7656的采样与存储.doc
基于FPGA实现对AD7656的采样与存储1、AD7656的引脚功能REFCAPA、REFCAPB、REFCAPC是参考电压引脚，这几个引脚应该接去耦电容器来减小每1个ADC通道参考缓冲器的衰减。
V1一V6是模拟输入1-6引脚，它们是模拟前端输入，对应通道的输入范围取决于RANGE 引脚的定义。
AGND是模拟地，所有的模拟输入信号和外部参考信号都要用AGND。
DVcc是5V数字电源端。
VDRIVE是逻辑电源输入，该引脚的电压取决于内部参考电压，应接10μF或100μF的去耦电容器。
DGND是数字地，它是数字电路的参考点。
A Vcc是模拟电压输入(4.5V-5.5V)，它只给ADC的内核供电。
CONVSTA／B／C是转换使能逻辑输入，每对有其相关的CONVST信号，用来启动每对或每4个或6个ADC同步采样。
CS是片选信号，逻辑低电平时使能。
RD是读信号，逻辑低电平时使能。
WR/PEFEN/DIS是写数据/参考使能/非使能。
BUSY是忙信号输出，当转换开始时为高电平，并且在转换结束前一直为高电平。
SER/PAR是串行/并行选择输入信号。
低电平时选择并行接口模式，高电平时选择串行接口模式。
DB[0]/SEL A是数据0位／选择输出A路。
DB[1]/SEL B是数据1位/选择输出B路。
DB[2]/SEL C是数据2位/选择输出C路。
DB[3]/DCIN C是数据3位，C路为菊花链式。
DB[4]DCIN B是数据4位/B路为菊花链式。
DB[5]/DCIN A是数据5位/A路为菊花链式。
DB[6]/SCLK是数据6位/串行时钟。
DB[7]/HBEN/DCEN是数据7位/高位使能/菊花链式使能。
DB[8]DOUTA是数据8位/串行数据输出A。
DB[9]/DOUTB是数据9位/串行数据输出B。
DB[10]/DOUTC是数据10位/串行数据输出C。
DB[11]/DGND是数据11位/数字地。
DB[12]、DB[13]、DB[15]是数据12位、数据13位、数据15位。
Verilog中状态机编码方式的选择
二进制编码也可称连续编码，也就是码元值的大小是连续变化的。如S0=3 d3....
格雷码的相邻码元值间只有一位是不同的，如S0=3'b000,S1=3'b001,S2=3'b011,S3=3'b010....
独热编码即 One-Hot 编码，又称一位有效编码，其方法是使用N位状态寄存器来对N个状态进行编码，每个状态都由他独立的寄存器位，并且在任意时候，其中只有一位有效。虽然使用较多的触发器，但由于状态译码简单，可减少组合逻辑且速度较快， 这种编码方式还易于修改，增加状态或改变状态转换条件都可以在不影响状态机的其它部分的情况下很方便地实现。另外，它的速度独立于状态数量。与之相比，压缩状态编码在状态增加时速度会明显下降。
为了进一步提高独热编码的速度，可以使用并行 CASE语句"即在case(1‘b1) 后添加综合器可以辨认的并行CASE注释语句。注意：并行CASE 只推荐在独热编码时使用，在二进制编码和格雷编码时使用有时反而会增大面积降低速度。
在CPLD中，由于器件拥有较多的地提供组合逻辑资源，所以CPLD多使用二进制编码或格雷码，而FPGA更多地提供触发器资源，所以在FPGA中多使用独热码编码。当然，这并不是说在FPGA中就非得用独热编码，在CPLD中不能用独热编码，一般的，对于小型设计（状态数小于4）使用二进制编码，当状态数处于4-24之间时，宜采用独热码编码，而大型状态机（状态数大于24）使用格雷码更高效。
独热码值每个码元值只有一位是'1',其他位都是'0',如S0=3'b001,S1=3'b010,S2=3'b100
二进制编码、格雷码编码使用最少的触发器，消耗较多的组合逻辑，而独热码编码反之。独热码编码的最大优势在于状态比较时仅仅需要比较一个位，从而一定程度上简化了译码逻辑。虽然在需要表示同样的状态数时，独热编码占用较多的位，也就是消耗较多的触发器，但这些额外触发器占用的面积可与译码电路省下来的面积相抵消。