三段式和二段式一段式状态机verilog实现并逐行解释
时间: 2023-07-13 13:12:03 浏览: 44
好的,下面是三段式、二段式和一段式状态机的Verilog实现,并附有逐行注释解释:
## 三段式状态机
```verilog
module Three_State_Machine (
input clk, // 时钟信号
input reset, // 复位信号
input event, // 事件信号
output reg state_out // 输出状态信号
);
// 定义状态枚举类型
typedef enum logic [1:0] {
STATE_IDLE,
STATE_WAIT_EVENT,
STATE_PROCESS_EVENT
} state_type;
// 定义状态变量和状态转移条件
reg [1:0] state, next_state;
always @(*) begin
case (state)
STATE_IDLE: begin
if (event) next_state = STATE_WAIT_EVENT; // 如果事件发生,则转移到等待事件状态
else next_state = STATE_IDLE; // 如果事件未发生,则仍然保持在空闲状态
end
STATE_WAIT_EVENT: begin
next_state = STATE_PROCESS_EVENT; // 转移到处理事件状态
end
STATE_PROCESS_EVENT: begin
next_state = STATE_IDLE; // 处理完事件后返回空闲状态
end
default: next_state = STATE_IDLE;
endcase
end
// 状态机状态寄存器
always @(posedge clk, posedge reset) begin
if (reset) state <= STATE_IDLE; // 复位时状态置为空闲状态
else state <= next_state; // 否则状态转移到下一个状态
end
// 输出状态信号
always @(*) begin
case (state)
STATE_IDLE: state_out = 1'b0; // 空闲状态输出0
STATE_WAIT_EVENT: state_out = 1'b1; // 等待事件状态输出1
STATE_PROCESS_EVENT: state_out = 1'b0; // 处理事件状态输出0
default: state_out = 1'b0;
endcase
end
endmodule
```
## 二段式状态机
```verilog
module Two_State_Machine (
input clk, // 时钟信号
input reset, // 复位信号
input event, // 事件信号
output reg state_out // 输出状态信号
);
// 定义状态枚举类型
typedef enum logic [0:0] {
STATE_IDLE,
STATE_PROCESS_EVENT
} state_type;
// 定义状态变量和状态转移条件
reg [0:0] state, next_state;
always @(*) begin
case (state)
STATE_IDLE: begin
if (event) next_state = STATE_PROCESS_EVENT; // 如果事件发生,则转移到处理事件状态
else next_state = STATE_IDLE; // 如果事件未发生,则仍然保持在空闲状态
end
STATE_PROCESS_EVENT: begin
next_state = STATE_IDLE; // 处理完事件后返回空闲状态
end
default: next_state = STATE_IDLE;
endcase
end
// 状态机状态寄存器
always @(posedge clk, posedge reset) begin
if (reset) state <= STATE_IDLE; // 复位时状态置为空闲状态
else state <= next_state; // 否则状态转移到下一个状态
end
// 输出状态信号
always @(*) begin
case (state)
STATE_IDLE: state_out = 1'b0; // 空闲状态输出0
STATE_PROCESS_EVENT: state_out = 1'b1; // 处理事件状态输出1
default: state_out = 1'b0;
endcase
end
endmodule
```
## 一段式状态机
```verilog
module One_State_Machine (
input clk, // 时钟信号
input reset, // 复位信号
input event, // 事件信号
output reg state_out // 输出状态信号
);
// 定义状态枚举类型
typedef enum logic [0:0] {
STATE_IDLE
} state_type;
// 定义状态变量和状态转移条件
reg [0:0] state, next_state;
always @(*) begin
next_state = STATE_IDLE; // 一直保持在空闲状态
end
// 状态机状态寄存器
always @(posedge clk, posedge reset) begin
if (reset) state <= STATE_IDLE; // 复位时状态置为空闲状态
else state <= next_state; // 否则状态转移到下一个状态
end
// 输出状态信号
always @(*) begin
case (state)
STATE_IDLE: state_out = 1'b0; // 空闲状态输出0
default: state_out = 1'b0;
endcase
end
endmodule
```
以上三种状态机实现均采用了常规的状态寄存器和状态转移逻辑,并根据不同的状态输出不同的状态信号。其中,三段式状态机具有三个状态,二段式状态机具有两个状态,一段式状态机只有一个状态。