module fsm(clk,rst_n,A,K2,K1); input clk,rst_n,A; output reg K2,K1; reg [3:0] state,next_state; //这里定义状态,采用独热码 parameter IDLE = 4'b1000, START = 4'b0100, STOP = 4'b0010, CLEAR = 4'b0001; //这里实现时序逻辑中的状态转移 always@(posedge clk or negedge rst_n) begin if(!rst_n) state <= IDLE; else state <= next_state; end //这里实现组合逻辑中的状态更新 always@(A) case(state) IDLE: if(A) next_state = START; else next_state = IDLE; START: if(!A) next_state = STOP; else next_state = START; STOP: if(A) next_state = CLEAR; else next_state = STOP; CLEAR: if(!A) next_state = IDLE; else next_state = CLEAR; default: next_state = IDLE; endcase // 这里实现同步组合输出 always@(posedge clk or negedge rst_n) begin if(!rst_n) {K2,K1} <= {1'b0,1'b0}; else case(state) IDLE: if(A) K1 <= 0; else {K2,K1} <= {1'b0,1'b0}; STOP: if(A) K2<= 1; else {K2,K1} <= {1'b0,1'b0}; CLEAR: if(!A) {K2,K1} <= {1'b0,1'b1}; else {K2,K1} <= {1'b0,1'b0}; endcase end endmodule解释上述Verilog代码
时间: 2024-04-06 13:28:06 浏览: 23
这个 Verilog 代码实现了一个四状态的有限状态机(FSM),它的输入信号是时钟信号 clk、复位信号 rst_n 和输入信号 A,输出信号是 K2 和 K1。这个 FSM 采用独热码编码,它的四个状态分别是 IDLE、START、STOP 和 CLEAR,通过状态转移逻辑和状态输出逻辑来实现状态机的控制。
在时钟上升沿或复位信号下降沿时,状态转移逻辑被触发。如果复位信号 rst_n 为低电平,则状态被强制设置为 IDLE 状态。如果复位信号为高电平,则根据输入信号 A 以及当前状态来计算下一个状态 next_state。
在时钟上升沿或复位信号下降沿时,同步组合输出逻辑被触发。如果复位信号为低电平,则输出信号 K2 和 K1 被强制设置为 0。如果复位信号为高电平,则根据当前状态和输入信号 A 来更新输出信号 K2 和 K1。具体的更新规则如下:
- 在 IDLE 状态下,如果输入信号为高电平,则 K1 被设置为 0,否则 K2 和 K1 被设置为 0。
- 在 STOP 状态下,如果输入信号为高电平,则 K2 被设置为 1,否则 K2 和 K1 被设置为 0。
- 在 CLEAR 状态下,如果输入信号为低电平,则 K2 和 K1 被设置为 01,否则 K2 和 K1 被设置为 0。
总之,这个 Verilog 代码实现了一个简单的有限状态机,可以用于控制各种不同的电路系统。
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module fsm(clk,rst_n,A,K2,K1); input clk,rst_n,A; output reg K2,K1; reg [3:0] state,next_state; //这里定义状态,采用独热码 parameter IDLE = 4'b1000, START = 4'b0100, STOP = 4'b0010, CLEAR = 4'b0001; //这里实现时序逻辑中的状态转移 always@(posedge clk or negedge rst_n) begin if(!rst_n) state <= IDLE; else state <= next_state; end //这里实现组合逻辑中的状态更新 always@(A) case(state) IDLE: if(A) next_state = START; else next_state = IDLE; START: if(!A) next_state = STOP; else next_state = START; STOP: if(A) next_state = CLEAR; else next_state = STOP; CLEAR: if(!A) next_state = IDLE; else next_state = CLEAR; default: next_state = IDLE; endcase // 这里实现同步组合输出 always@(posedge clk or negedge rst_n) begin if(!rst_n) {K2,K1} <= {1'b0,1'b0}; else case(state) IDLE: if(A) K1 <= 0; else {K2,K1} <= {1'b0,1'b0}; STOP: if(A) K2<= 1; else {K2,K1} <= {1'b0,1'b0}; CLEAR: if(!A) {K2,K1} <= {1'b0,1'b1}; else {K2,K1} <= {1'b0,1'b0}; endcase end endmodule 给上述代码写一段激励快
以下是一个简单的激励代码,可以测试该 FSM 的状态转移和输出是否正确:
```
module fsm_tb;
reg clk;
reg rst_n;
reg A;
wire K2;
wire K1;
fsm dut(
.clk(clk),
.rst_n(rst_n),
.A(A),
.K2(K2),
.K1(K1)
);
initial begin
clk = 0;
forever #5 clk = ~clk;
end
initial begin
rst_n = 0;
A = 0;
#10 rst_n = 1;
#10 A = 1;
#10 A = 0;
#10 A = 1;
#10 A = 1;
#10 A = 0;
#10 A = 1;
#10 A = 0;
#10 A = 0;
#10 A = 1;
#10 A = 0;
#10 A = 1;
#10 A = 1;
#10 A = 0;
#10 A = 0;
#10 A = 0;
#10 A = 1;
#10 A = 1;
#10 A = 1;
#10 $finish;
end
endmodule
```
上述激励代码首先给 FSM 的时钟信号赋值,然后在 FSM 复位之前将其保持低电平。在 FSM 复位之后,我们将输入信号 A 进行一系列不同的变化,以测试 FSM 的状态转移是否正确。最后,我们使用 $finish 结束仿真过程。
module fsm1( input sys_clk, input sys_rst_n, input in, output out ); // 代码量预计20行 endmodule请采用硬件描述语言完成下图所示的Moore型状态机的建模。该状态机有两个状态A和B、一个输入和一个输出,采用同步低电平复位,复位状态为B。
下面是使用 Verilog HDL 完成的 Moore 型状态机的代码:
```
module fsm1(
input sys_clk,
input sys_rst_n,
input in,
output reg out
);
// 状态定义
parameter ST_A = 2'b00;
parameter ST_B = 2'b01;
// 状态寄存器
reg [1:0] state_reg;
// 输出寄存器
reg out_reg;
// 状态转移逻辑
always @(posedge sys_clk) begin
// 同步低电平复位
if(!sys_rst_n) begin
state_reg <= ST_B;
out_reg <= 1'b0;
end
else begin
case(state_reg)
ST_A: begin
if(in) begin
state_reg <= ST_B;
out_reg <= 1'b0;
end
end
ST_B: begin
if(!in) begin
state_reg <= ST_A;
out_reg <= 1'b1;
end
end
endcase
end
end
// 输出逻辑
always @(posedge sys_clk) begin
out <= out_reg;
end
endmodule
```
上述代码使用了一个状态寄存器 `state_reg` 和一个输出寄存器 `out_reg`,同时使用了一个 `case` 语句实现状态转移逻辑。当输入 `in` 为高电平时,状态从 `ST_A` 转移到 `ST_B`,输出 `out` 为低电平;当输入 `in` 为低电平时,状态从 `ST_B` 转移到 `ST_A`,输出 `out` 为高电平。在同步低电平复位时,状态寄存器和输出寄存器被赋初值。