Verilog HDL：三段式状态机设计指南

"该资源是一份关于FPGA基础的教程，特别关注三段式状态机在Verilog HDL中的设计。教程中通过一个名为`detect_3`的模块实例，展示了如何实现一个三段式状态机。此外，还提到了米联客ZYNQ系列开发板和VIVADO 2017.4软件的使用。" 在FPGA设计中，状态机是一种常见且重要的结构，用于处理序列事件和控制流程。三段式状态机设计风格是一种清晰、可读性强的状态机实现方法，它将状态机分为三个主要部分：当前状态、下一状态和状态转换逻辑。 1. **当前状态（Current_state）**：在`detect_3`模块中，`Current_state`是一个2位寄存器，用于存储当前正在执行的状态。在示例中，它被声明为`reg [1:0] Current_state`，并用参数化编码（S0, S1, S2, S3）来表示不同的状态。 2. **下一状态（Next_state）**：`Next_state`同样是一个2位寄存器，它在时钟边缘捕获时，根据输入信号和当前状态来确定下一个要转换到的状态。在设计中，它用`reg [1:0] Next_state`来表示。 3. **状态转换逻辑**：这部分逻辑决定了`Next_state`的值，通常基于输入信号（如`clk_i`, `rst_n_i`等）和`Current_state`的值。在`detect_3`模块中，这部分逻辑并未显示，但通常会包含条件语句（如`if-else`或`case`结构）来定义状态间的转换规则。 4. **输出逻辑**：在`detect_3`模块中，`out_o`是状态机的输出，由一个寄存器`out_r`表示，它会在时钟边沿更新，通常是通过`always @(posedge clk_i or negedge rst_n_i)`块来实现。 5. **复位（Reset）**：`rst_n_i`是一个异步复位信号，其中'n'表示低电平有效。当复位信号为低时，状态机将重置到一个已知的初始状态，通常是最简单的状态（例如，S0）。 6. **时钟（Clock）**：`clk_i`是时钟输入，驱动状态机的时序操作。在Verilog中，状态的转移和输出的更新通常发生在时钟的上升沿。 这个教程可能还会涵盖如何使用VIVADO软件进行设计实现、仿真验证、综合和硬件编程。VIVADO是一款由Xilinx提供的集成开发环境，支持整个FPGA设计流程，包括IP核创建、硬件描述语言编程、逻辑综合、布局布线、硬件仿真和比特流生成等步骤。 对于初学者来说，了解三段式状态机的设计方法和VIVADO工具的使用是学习FPGA设计的基础。通过实际的开发板和配套教程，学习者可以更好地理解理论知识并在实践中应用。教程还强调了版权和使用条款，提醒用户尊重知识产权，并提供了相关社区和资源的联系方式，以便学习者获取更多的帮助和支持。