如何设计FPGA状态机？

FPGA状态机是一种硬件电路，用于控制数字系统中的状态转换。设计FPGA状态机需要遵循以下步骤：

1. 确定状态：首先，需要确定系统中所有可能的状态。状态是指系统在某一时刻的特定状态，例如，一个计数器可以有“清零”、“计数”、“停止”等状态。

2. 确定状态转换条件：接下来，需要确定状态之间的转换条件。这些条件可以是输入信号、计数器值、时钟信号等。例如，当计数器值达到某个特定值时，计数器可以从“计数”状态转换到“停止”状态。

3. 设计状态转换逻辑：一旦确定了状态和状态转换条件，就需要设计状态转换逻辑。这可以通过使用逻辑门、触发器和其他数字电路组件来实现。

4. 实现状态机：最后，需要将状态转换逻辑实现在FPGA芯片上。这可以通过使用硬件描述语言（HDL）如Verilog或VHDL来完成。

下面是一个简单的例子，演示如何使用Verilog设计一个简单的状态机，该状态机有两个状态：“闲置”和“计数”，并且可以通过按下按钮来切换状态：

module state_machine(input clk, input btn, output reg led);

    // 定义状态
    parameter IDLE = 1'b0;
    parameter COUNT = 1'b1;

    // 定义状态转换条件
    reg state = IDLE;
    always @(posedge clk) begin
        case(state)
            IDLE: if(btn) state <= COUNT;
            COUNT: if(~btn) state <= IDLE;
        endcase
    end

    // 定义状态转换逻辑
    always @(posedge clk) begin
        case(state)
            IDLE: led <= 1'b0;
            COUNT: led <= 1'b1;
        endcase
    end

endmodule