Verilog HDL设计：有限状态机与综合风格解析

"夏宇闻的《从算法设计到硬件逻辑实现》第七章专注于有限状态机和可综合风格的Verilog HDL设计，讲解如何将时序逻辑转换为同步有限状态机，以及如何理解和运用阻塞与非阻塞赋值以确保代码的可综合性和一致性。" 在硬件设计中，有限状态机（FSM）是一种重要的概念，它由一组寄存器和组合逻辑组成，用于控制系统的顺序行为。FSM的状态在时钟边沿触发时发生变化，这种变化依赖于当前状态和输入信号。书中特别提到的是米里型（Mealy）有限状态机，它的输出不仅取决于输入，还与当前状态有关。 Verilog HDL是硬件描述语言的一种，可用于描述数字系统的各种层次，包括RTL级、算法级和门级。在可综合风格的Verilog HDL中，设计者需要遵循特定的规则以确保代码能够被综合工具转化为实际的电路。由于Verilog HDL的可综合性还在不断发展，各厂商的综合器支持的语言子集可能存在差异，因此理解并掌握可综合的编码技巧至关重要。 书中强调了两个关键点：一是将时序逻辑抽象为同步有限状态机，这是RTL级描述的核心；二是理解并正确使用阻塞赋值（blocking assignment, `=`) 和非阻塞赋值（non-blocking assignment, `<=`)。阻塞赋值在当前时间步完成赋值，而非阻塞赋值则在下一个时间步生效，这对维持状态机的正确行为至关重要。理解这两者的区别并根据设计需求选择适当的赋值方式，能确保代码在综合前后仿真结果的一致性。 此外，书中的实例将逐步引导读者学习如何编写可综合的Verilog HDL模块，尤其是关于时序逻辑的有限状态机。这样的模块具有可移植性，可以在不同的FPGA或ASIC工艺上进行综合，形成具有知识产权价值的软核。 第七章将帮助读者掌握如何使用Verilog HDL来设计高效、可综合的状态机，这对于数字系统设计和硬件描述语言的学习者来说是一份宝贵的资源。