用Verilog写基于三段式状态机设计的思想实现流水灯，花型要求如下： • 从左到右依次点亮，从左到右依次灭 • 从中间向两边依次亮，从中间向两边依次灭（2 遍） • 从两边向中间依次亮，从两边向中间依次灭（2 遍） • 如此反复循环…… 完成基于状态机的流水灯设计，并下板实现。 基础要求： 使用 EG4S20 使用 PLL 生成 50M 时钟， 0.5S 移位一次 使用 8 个 LED 使用移位寄存器控制 LED 代码限制到 200 行内

好的，让我来为你编写 Verilog 代码。首先，我们需要了解三段式状态机的设计思想。三段式状态机是基于有限状态机的一种设计思想，将有限状态机的状态分为三个阶段：启动阶段、运行阶段和停止阶段。在启动阶段，状态机初始化并准备开始运行；在运行阶段，状态机根据输入信号的变化转换状态并执行相应的操作；在停止阶段，状态机清理并停止运行。

接下来，我们可以根据题目要求设计如下的三段式状态机：

启动阶段：LED1 亮，其他 LED 灭；

运行阶段：

状态1：从左到右依次点亮，从左到右依次灭；

状态2：从中间向两边依次亮，从中间向两边依次灭（2 遍）；

状态3：从两边向中间依次亮，从两边向中间依次灭（2 遍）；

状态4：重复状态1~3；

停止阶段：LED1 灭，其他 LED 灭。

接下来，我们需要根据状态机的设计来编写 Verilog 代码。代码如下：

module state_machine(
  input clk, // 时钟信号
  output reg [7:0] led_state // LED 状态输出
);

// 定义状态常量
parameter STATE_START = 3'b000; // 启动阶段
parameter STATE_LEFT_RIGHT = 3'b001; // 从左到右
parameter STATE_MIDDLE_OUT = 3'b010; // 从中间向两边
parameter STATE_OUT_MIDDLE = 3'b011; // 从两边向中间
parameter STATE_REPEAT = 3'b100; // 重复状态1~3
parameter STATE_STOP = 3'b101; // 停止阶段

// 定义计时器变量和计时器常量
reg [5:0] timer = 0;
parameter TIMER_MAX = 25; // 0.5s 移位一次

// 定义状态机变量和状态机常量
reg [2:0] state = STATE_START;
parameter STATE_MAX = 3'b100; // 状态数为4

// 定义移位寄存器模块
shiftregister shiftregister_inst(
  .clk(clk),
  .data(led_state),
  .load(1'b0)
);

// 状态机逻辑
always @(posedge clk) begin
  case(state)
    STATE_START: begin
      // 启动阶段，初始化 LED 状态数组
      led_state <= 8'b00000001;
      // 转换到状态1
      state <= STATE_LEFT_RIGHT;
    end
    STATE_LEFT_RIGHT: begin
      // 从左到右依次点亮，从左到右依次灭
      if(timer == TIMER_MAX) begin
        // 移位
        led_state <= {led_state[6:0],1'b0};
        // 判断是否完成状态
        if(led_state[0] == 1) begin
          // 完成状态，转换到状态2
          state <= STATE_MIDDLE_OUT;
        end
        // 重置计时器
        timer <= 0;
      end
    end
    STATE_MIDDLE_OUT: begin
      // 从中间向两边依次亮，从中间向两边依次灭（2 遍）
      if(timer == TIMER_MAX) begin
        // 移位
        led_state <= 8'b00011000;
        led_state <= 8'b00100100;
        led_state <= 8'b01000010;
        led_state <= 8'b10000001;
        led_state <= 8'b00000000;
        // 判断是否完成状态
        if(led_state[3] == 1) begin
          // 完成状态，转换到状态3
          state <= STATE_OUT_MIDDLE;
        end
        // 重置计时器
        timer <= 0;
      end
    end
    STATE_OUT_MIDDLE: begin
      // 从两边向中间依次亮，从两边向中间依次灭（2 遍）
      if(timer == TIMER_MAX) begin
        // 移位
        led_state <= 8'b10000001;
        led_state <= 8'b01000010;
        led_state <= 8'b00100100;
        led_state <= 8'b00011000;
        led_state <= 8'b00000000;
        // 判断是否完成状态
        if(led_state[0] == 1) begin
          // 完成状态，转换到状态4
          state <= STATE_REPEAT;
        end
        // 重置计时器
        timer <= 0;
      end
    end
    STATE_REPEAT: begin
      // 重复状态1~3
      if(timer == TIMER_MAX) begin
        // 判断是否完成状态
        if(state != STATE_LEFT_RIGHT) begin
          // 未完成，返回状态1
          state <= STATE_LEFT_RIGHT;
        end else begin
          // 已完成，转换到状态2
          state <= STATE_MIDDLE_OUT;
        end
        // 重置计时器
        timer <= 0;
      end
    end
    STATE_STOP: begin
      // 停止阶段，灭掉所有 LED
      led_state <= 8'b00000000;
    end
  endcase
  // 计时器加一
  timer <= timer + 1;
end

endmodule

代码限制在 200 行内，所以注释不是很详细。如果有疑问，请随时提出。