vhdl语言借助状态机设计一个模4可逆加减计数器,当rest=1时电路进入初始状态,输入为clk,输出为c

时间: 2023-12-03 10:43:18 浏览: 30
首先,我们需要定义该计数器的状态: - 初始状态(S0):计数器初始值为0。 - 加1状态(S1):计数器加1。 - 加2状态(S2):计数器加2。 - 加3状态(S3):计数器加3。 - 减1状态(S4):计数器减1。 - 减2状态(S5):计数器减2。 - 减3状态(S6):计数器减3。 然后,我们可以使用状态转移图来表示计数器的状态转移关系: ``` +--- clk=1 ---+ | | +-----+-----+ +---+---+ | | | | +-----+-----+ V | | | S0 | S1 | S2 | | |---->+---+---+ | | C = 00 | | | +-----------+ | | | | | | | | | | | | +-------+-------+ | | | | +-----+-----+ +-----+-----+ | | | | | S1 | | S2 | | |<--+ | | C = 01 | | C = 10 | +-----------+ +-----------+ | | | | | | | | | | +-------+-------+ | | | | +-----+-----+ +-----+-----+ | | | | | S2 | | S3 | | |<--+ | | C = 10 | | C = 11 | +-----------+ +-----------+ | | | | | | | | | | +-------+-------+ | | | | +-----+-----+ +-----+-----+ | | | | | S3 | | S4 | | |<--+ | | C = 11 | | C = 10 | +-----------+ +-----------+ | | | | | | | | | | +-------+-------+ | | | | +-----+-----+ +-----+-----+ | | | | | S4 | | S5 | | |<--+ | | C = 10 | | C = 01 | +-----------+ +-----------+ | | | | | | | | | | +-------+-------+ | | | | +-----+-----+ +-----+-----+ | | | | | S5 | | S6 | | |<--+ | | C = 01 | | C = 00 | +-----------+ +-----------+ | | | | | | | | | | +-------+-------+ | | | | +-----+-----+ +-----+-----+ | | | | | S6 | | S1 | | |<--+ | | C = 00 | | C = 01 | +-----------+ +-----------+ ``` 在每个状态下,根据输入信号clk的变化,我们可以计算出下一个状态和输出信号C。 根据上述状态转移图,我们可以编写以下VHDL代码来实现该计数器: ``` library IEEE; use IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; entity reversible_counter is Port ( clk : in STD_LOGIC; rest : in STD_LOGIC; C : out STD_LOGIC_VECTOR (1 downto 0)); end reversible_counter; architecture Behavioral of reversible_counter is -- 定义状态 type state_type is (S0, S1, S2, S3, S4, S5, S6); signal state : state_type; begin process(clk, rest) begin if rest = '1' then -- 初始状态 state <= S0; C <= "00"; elsif rising_edge(clk) then -- 时钟上升沿 case state is when S0 => state <= S1; C <= "01"; when S1 => state <= S2; C <= "10"; when S2 => state <= S3; C <= "11"; when S3 => state <= S4; C <= "10"; when S4 => state <= S5; C <= "01"; when S5 => state <= S6; C <= "00"; when S6 => state <= S1; C <= "01"; end case; end if; end process; end Behavioral; ``` 注意,我们在process语句中使用了两个信号,clk和rest。rest信号用于在电路刚开始运行时,将状态重置为初始状态(S0)。除此之外,我们还使用了VHDL中的case语句,来对不同状态下的输入信号进行处理。在每个状态下,我们都计算出了下一个状态和输出信号C。

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