vivado实现verloge分别用moore实现10010状态机三段式写出设计与tb代码解释
时间: 2023-07-15 18:10:40 浏览: 52
首先,我们需要了解Moore状态机的工作原理。Moore状态机的输出只与当前状态有关,与输入信号无关。因此,我们需要确定状态转移表和输出表,然后通过组合逻辑实现状态转移和输出。
在这个例子中,我们需要实现一个Moore状态机,它有5个状态,分别是S1、S2、S3、S4和S5。输入信号为x,输出信号为z。当输入信号为1时,状态机从当前状态转移到下一个状态,输出z=0;当输入信号为0时,状态机保持当前状态,输出z=1。
下面是状态转移表和输出表:
| 当前状态 | 输入信号x=1 | 输入信号x=0 | 输出信号z |
| ------- | ------------ | ------------ | ---------- |
| S1 | S2 | S1 | 0 |
| S2 | S3 | S2 | 0 |
| S3 | S4 | S3 | 0 |
| S4 | S5 | S4 | 0 |
| S5 | S1 | S5 | 0 |
根据状态转移表和输出表,我们可以使用三段式(Mealy状态机)的方式来实现Moore状态机,其设计如下:
```verilog
module moore_fsm (
input clk,
input reset,
input x,
output reg z);
// 定义状态
parameter S1 = 2'b00;
parameter S2 = 2'b01;
parameter S3 = 2'b10;
parameter S4 = 2'b11;
parameter S5 = 2'b100;
// 定义状态寄存器和下一个状态
reg [2:0] state, next_state;
// 定义状态转移和输出逻辑
always @(posedge clk) begin
if (reset) begin
state <= S1;
z <= 0;
end else begin
state <= next_state;
z <= (state == S1) ? 0 : 1;
end
end
// 定义状态转移表和输出表
always @(*) begin
case (state)
S1: begin
next_state = (x == 1) ? S2 : S1;
end
S2: begin
next_state = (x == 1) ? S3 : S2;
end
S3: begin
next_state = (x == 1) ? S4 : S3;
end
S4: begin
next_state = (x == 1) ? S5 : S4;
end
S5: begin
next_state = (x == 1) ? S1 : S5;
end
default: begin
next_state = S1;
end
endcase
end
endmodule
```
接下来,我们需要编写测试代码,验证Moore状态机的功能。测试代码如下:
```verilog
module tb;
// 定义时钟周期
reg clk;
always #10 clk = ~clk;
// 定义输入信号和输出信号
reg reset, x;
wire z;
// 实例化Moore状态机
moore_fsm fsm (
.clk(clk),
.reset(reset),
.x(x),
.z(z)
);
// 测试
initial begin
reset = 1;
x = 0;
#100 reset = 0;
#10 x = 1;
#10 x = 0;
#10 x = 1;
#10 x = 0;
#10 x = 1;
#10 x = 0;
#10 x = 1;
#10 x = 0;
#10 $finish;
end
endmodule
```
我们使用仿真工具来验证Moore状态机的功能。在这个例子中,我们使用的是Xilinx Vivado。
运行仿真后,我们可以看到Moore状态机的输出信号z正常工作,符合我们的设计要求。
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