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，让我来为你解答这个问题。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 flow_light(input clk,
                  output reg[7:0] led);

// 状态定义
parameter STATE_START = 0; // 启动阶段
parameter STATE_LEFT_RIGHT = 1; // 从左到右
parameter STATE_MIDDLE_OUT = 2; // 从中间向两边
parameter STATE_OUT_MIDDLE = 3; // 从两边向中间
parameter STATE_REPEAT = 4; // 重复状态1~3
parameter STATE_STOP = 5; // 停止阶段

// 定义 LED 状态数组
reg[7:0] led_state = 8'b00000001; // 初始化 LED1 亮，其他灭

// 定义计时器变量和计时器常量
reg[5:0] timer = 6'd0;
parameter TIMER_MAX = 6'd25; // 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'd5; // 状态数为5

// 状态机
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[7] == 1) begin
                    // 完成状态，转换到状态2
                    state = STATE_MIDDLE_OUT;
                end
                // 重置计时器
                timer <= 6'd0;
            end else begin
                timer <= timer + 6'd1;
            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 = {led_state[3:0], 4'b0000, led_state[7:4]};
                // 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 <= 6'd0;
            end else begin
                timer <= timer + 6'd1;
            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'b00001111;
                // 判断是否完成状态
                if(led_state == 8'b11110000) begin
                    // 完成状态，转换到状态4
                    state = STATE_REPEAT;
                end
                // 重置计时器
                timer <= 6'd0;
            end else begin
                timer <= timer + 6'd1;
            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 <= 6'd0;
            end else begin
                timer <= timer + 6'd1;
            end
        end
        STATE_STOP: begin
            // 停止阶段，灭掉所有 LED
            led_state = 8'b00000000;
        end
    endcase
end

// 更新移位寄存器
always @(posedge clk) begin
    led <= led_state;
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。