VHDL设计有限状态机技术详解-KX康芯科技

"康芯科技提供的关于有限状态机（FSM）的设计技术，主要讨论了VHDL中状态机的实现方法，包括类型定义语句TYPE的使用、状态机的优势以及一般状态机的结构。" 在VHDL中，有限状态机（Finite State Machine, FSM）是一种常见的数字系统设计方法，常用于控制逻辑和序列决策。康芯科技的资料详细介绍了FSM的设计技术，特别强调了在VHDL中的实现。 8.1.1 类型定义语句TYPE是VHDL中定义自定义数据类型的关键。它可以定义数组、枚举类型等。例如，`TYPE st1 IS ARRAY (0 TO 15) OF STD_LOGIC;` 创建了一个名为st1的数组类型，包含16个STD_LOGIC元素。另外，`TYPE week IS (sun, mon, tue, wed, thu, fri, sat);` 定义了一个枚举类型week，包含了从周日到周六的一周天数。同样，`TYPE m_state IS (st0, st1, st2, st3, st4, st5);` 创建了一个枚举类型的m_state，表示状态机的不同状态。这些自定义类型用于声明信号，如`SIGNAL present_state, next_state : m_state;`，它们代表当前状态和下一个状态。 8.1.2 阐述了使用状态机的优势。状态机克服了纯硬件数字系统顺序控制的局限性，其结构简单，设计模式相对固定，适合构建同步时序逻辑模块。VHDL对状态机的表达形式多样，适用于高速运算和控制，且具有高可靠性。此外，通过SUBTYPE可以定义更具体的子类型，如`SUBTYPE digits IS INTEGER RANGE 0 to 9;` 定义了一个只包含0到9的整数子类型。 8.1.3 介绍了一般状态机的基本结构。状态机通常包含两部分：说明部分和主控时序进程。说明部分定义了状态类型和信号，如`TYPE FSM_ST IS (s0, s1, s2, s3);` 定义状态机的状态集合，`SIGNAL current_state, next_state: FSM_ST;` 声明当前状态和下一状态的信号。主控时序进程则处理状态转移，根据输入信号和当前状态计算下一个状态，并更新输出。这个过程可以用一个名为s_machine的进程来实现，如图8-1所示的结构框图。 康芯科技的资料详细阐述了VHDL中的有限状态机设计，包括自定义数据类型的定义、状态机的优点以及基本的结构框架，这对于理解和设计VHDL状态机非常有帮助。