VerilogHDL：Mealy型有限状态机建模与数字系统建模简介

"这篇文档是关于使用Verilog语言来建模Mealy型有限状态机的教程，特别是如何在streaming systems中应用。Mealy型状态机的输出不仅取决于当前状态，还取决于输入信号，这使得它在处理实时数据流时特别有用。文中提到，Mealy型状态机可以用与Moore FSM相似的方式建模，通过使用always语句来描述同步时序行为和组合部分。同时，文档还提供了一个状态转换表的例子以及相应的Verilog代码实现。文档还简要介绍了Verilog语言的基础知识，包括其历史、主要能力和在硬件描述中的应用，强调Verilog支持行为特性、数据流特性、结构组成以及设计验证等多方面的需求。" 在Verilog语言中，Mealy型有限状态机的建模通常涉及以下关键概念： 1. **有限状态机(FSM)**: 有限状态机是一种数学模型，用于描述具有有限数量状态的系统行为，这些状态通过特定的输入和规则相互转换。在Verilog中，FSM常用于描述数字电路的行为。 2. **Mealy型和Moore型状态机的区别**: Mealy型状态机的输出是状态和当前输入的函数，而Moore型状态机的输出仅取决于当前状态。在处理输入变化敏感的逻辑时，Mealy型更常见。 3. **always语句**: Verilog中的always语句用于描述时序逻辑，它可以用来定义状态机的更新规则。在Mealy型状态机中，可能需要两个always块，一个处理时序逻辑（状态的变迁），另一个处理组合逻辑（基于当前状态和输入的输出计算）。 4. **状态转换表**: 状态转换表列出了所有可能的状态和输入组合，以及这些组合导致的下一个状态和输出。在设计过程中，通常先根据状态转换表来设计状态机。 5. **行为建模**: Verilog中的行为建模允许设计师以高级抽象的方式描述系统行为，这有助于理解系统的整体功能，同时也便于进行仿真和验证。 6. **时序和组合逻辑**: 在Verilog中，状态机的时序部分描述了状态如何随时间变化，而组合部分则描述了输出如何立即根据输入和当前状态改变。 7. **Verilog的历史和能力**: Verilog起源于1983年，起初是Gateway Design Automation公司的专有语言，后来成为IEEE标准（IEEE Std 1364-1995），被广泛应用于集成电路和系统级别的设计。它支持行为建模、数据流建模、结构化设计以及设计验证。 8. **编程语言接口**: Verilog提供了与外部环境交互的接口，允许在模拟和验证过程中控制设计的执行，这对于测试和调试至关重要。 9. **学习曲线**: 虽然Verilog有丰富的建模能力，但其核心子集相对简单易学，适合大部分建模需求。不过，全面掌握Verilog需要对语言的复杂扩展有所了解。 通过理解这些基本概念，设计师可以有效地使用Verilog来建模和实现Mealy型有限状态机，特别是在处理streaming systems这样的实时数据处理场景中。