FPGA状态机实现交通灯实验，根据要求设计代码，要求：1. 选取靠左的三盏灯为一个方向的绿黄红，靠右的三盏灯为另一个方向的绿黄红，中间两盏灯空着不用，不要选连续的6盏灯，不然看着眼花。 2. 上图显示的倒计时秒，请用0.5s当做1s来进行变化。

FPGA（Field-Programmable Gate Array）状态机用于实现复杂的定时控制功能，如交通信号灯系统。这里我们可以设计一个简单的八位状态机来模拟这种需求。我们将使用4个状态表示两个独立的交通方向以及一个等待状态，每0.5秒（周期）切换一次。

首先，定义基本的状态枚举：

library IEEE;
use IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;

entity TrafficLightController is
    Port (
        clk : in STD_LOGIC;            -- 主时钟输入
        direction_select : in STD_LOGIC_VECTOR(1 downto 0); -- 选择方向，0代表左向，1代表右向
        seconds_counter : out STD_LOGIC_VECTOR(7 downto 0) -- 倒计时显示
    );
end TrafficLightController;

接着是状态机部分的实体和结构体：

architecture Behavioral of TrafficLightController is
    type State_Type is (Waiting, Left_Green, Left_Yellow, Left_Red,
                        Right_Green, Right_Yellow, Right_Red, End);
    signal current_state : State_Type := Waiting;
    signal next_state   : State_Type;
    signal seconds      : integer range 0 to 63 := 0;
begin
    process(clk)
    begin
        if rising_edge(clk) then
            if current_state = Waiting then
                if direction_select = "00" then -- 左向
                    next_state <= Left_Green;
                elsif direction_select = "01" then -- 右向
                    next_state <= Right_Green;
                end if;
            else -- 状态转移
                case current_state is
                    when Left_Green => next_state <= Left_Yellow;
                    when Left_Yellow => next_state <= Left_Red;
                    when Left_Red => next_state <= Waiting;
                    
                    when Right_Green => next_state <= Right_Yellow;
                    when Right_Yellow => next_state <= Right_Red;
                    when Right_Red => next_state <= Waiting;
                end case;
                
                seconds <= seconds + 1; -- 每0.5秒递增
                if seconds = 63 then
                    seconds <= 0; -- 超过63秒后回到0
                end if;
            end if;
            
            current_state <= next_state;
        end if;
    end process;
    
    seconds_counter <= std_logic_vector(seconds * 2); -- 使用0.5秒当做一个完整的秒
end Behavioral;

在这个实现中，我们有一个8位的`seconds_counter`，通过将秒数乘以2来表示0.5秒的计数，因为它实际上是在0.5秒的时间间隔内递增。