vhdl简单状态机代码带注释讲解

以下是一个带注释讲解的 VHDL 状态机代码示例：

library ieee;
use ieee.std_logic_1164.all;

entity state_machine is
  port (
    clk : in std_logic;                         -- 时钟输入
    reset : in std_logic;                       -- 复位信号输入
    input : in std_logic_vector(1 downto 0);     -- 状态机输入
    output : out std_logic                      -- 状态机输出
  );
end entity;

architecture fsm of state_machine is
  type state_type is (state1, state2, state3);   -- 定义枚举类型，表示状态机有三个状态
  signal state : state_type := state1;          -- 定义状态信号，初始状态为 state1
begin
  process (clk, reset)
  begin
    if reset = '1' then                        -- 若复位信号为高电平，则将状态设为 state1，输出设为 0
      state <= state1;
      output <= '0';
    elsif rising_edge(clk) then                 -- 若时钟上升沿触发，则进行状态转移
      case state is                            -- 根据当前状态进行状态转移
        when state1 =>                         -- 当前状态为 state1
          if input = "00" then                 -- 若输入为 "00"，则从 state1 转移到 state2，输出设为 0
            state <= state2;
            output <= '0';
          else                                  -- 若输入不为 "00"，则仍停留在 state1，输出设为 0
            state <= state1;
            output <= '0';
          end if;
        when state2 =>                         -- 当前状态为 state2
          if input = "01" then                 -- 若输入为 "01"，则从 state2 转移到 state3，输出设为 1
            state <= state3;
            output <= '1';
          else                                  -- 若输入不为 "01"，则从 state2 转移到 state1，输出设为 0
            state <= state1;
            output <= '0';
          end if;
        when state3 =>                         -- 当前状态为 state3
          if input = "10" then                 -- 若输入为 "10"，则从 state3 转移到 state1，输出设为 0
            state <= state1;
            output <= '0';
          else                                  -- 若输入不为 "10"，则仍停留在 state3，输出设为 1
            state <= state3;
            output <= '1';
          end if;
      end case;
    end if;
  end process;
end architecture;

在这个例子中，我们定义了一个简单的状态机，该状态机有三个状态：state1、state2 和 state3。该状态机有一个输入 (input) 和一个输出 (output)。状态机的行为取决于输入和当前的状态。如果 input 的值为 "00"，状态机将从 state1 过渡到 state2，并将输出 (output) 设置为 '0'。如果 input 的值为 "01"，状态机将从 state2 过渡到 state3，并将输出设置为 '1'。如果 input 的值为 "10"，状态机将从 state3 过渡回 state1，并将输出设置为 '0'。在每个状态中，我们还可以设置其他操作。在这个例子中，我们只是简单地将输出设置为 0 或 1。