使用状态机设计序列检测器与信号发生器

"该资源是一份关于序列信号发生器与检测器设计的实验教程，主要涉及EDA技术，使用Quartus II开发软件，通过状态机实现串行序列的检测器和发生器。实验目标包括掌握EDA开发流程和软件使用，以及实现特定序列的产生和检测。设计中使用了74LS161模16计数器或状态机方法，检测器设计要求对特定序列进行匹配并输出相应的结果。实验还包括串行转并行输出、计数脉冲生成和整体系统集成。提供的代码片段展示了一个序列发生器的架构，使用了状态机设计方法。" 实验中，序列信号发生器的设计是一个关键环节，它能产生特定的序列，如0111010011011010。这可以通过两种方式实现：原理图输入法，即利用逻辑门电路直接搭建；或者状态机设计法，使用状态机的转换规则来产生所需序列。在本实验中，选择了后者，利用状态机产生序列的优势在于灵活性和可编程性，可以方便地调整和扩展序列。 状态机通常由状态寄存器和组合逻辑组成。状态寄存器保存当前状态，而组合逻辑根据当前状态和输入信号计算下一个状态。在给定的代码中，定义了一个枚举类型`fsm_st`表示状态机的不同状态，`current_state`和`next_state`信号分别存储当前状态和下一次要进入的状态。在`reg`进程中，状态更新遵循时序逻辑，而在`com`进程中，根据当前状态确定输出序列。 序列检测器的设计同样基于状态机，其任务是对输入序列进行匹配，一旦检测到目标序列11010，输出为1，否则输出为0。这一部分需要设计状态转换图，每个状态对应输入序列中的一个或多个比特，当所有匹配比特出现后，状态机触发输出。 实验还包括了串行转并行输出的设计，这通常通过移位寄存器实现，将串行数据转化为并行形式，以便于在LED显示器上直观呈现。此外，还设计了一个计数脉冲，用于记录匹配目标序列的次数，这可能需要用到额外的计数器模块。 最后，所有模块通过综合和布局布线，整合成一个完整的序列发生和检测系统。Quartus II提供了从设计、仿真到硬件实现的完整工具链，使得这样的系统设计变得可能。 通过这个实验，学习者不仅能掌握EDA工具的使用，还能深入理解状态机设计方法及其在序列生成和检测中的应用。这对于理解和设计数字系统，尤其是在通信、数据处理和嵌入式系统领域具有重要意义。