存储控制器状态机设计——Moore状态机实例

"某Moore状态机举例-硬件描述语言7" 本文主要介绍了一个基于Moore状态机的设计实例，该实例用于实现一个存储控制器，它根据微处理器的读写周期来控制存储器的读写操作。设计的目标是当微处理器准备好（READY）并且给出读写（read_write）信号时，控制器应正确地输出写使能（WE）和读使能（OE）信号。 在Moore状态机的工作过程中，关键输入信号包括微处理器的就绪信号READY和读写信号read_write。当系统上电复位或read信号有效时，状态机开始运行。在下一个时钟周期，状态机根据read_write信号的电平来决定当前操作是读还是写。如果read_write信号有效，那么执行的是读操作，此时OE信号被置为有效；反之，如果read_write无效，则执行写操作，WE信号被激活。当READY信号有效时，表示当前读写任务完成，状态机返回到初始状态。 这个设计涉及到的状态机通常使用硬件描述语言（如VHDL）来实现。VHDL是一种用于描述数字系统的高级语言，它可以用来描述状态机的结构和行为。在这个例子中，可能的VHDL代码片段展示了如何使用触发器和同步脉冲（CP）来消除竞争和冒险现象，确保信号的稳定和正确传递。这包括两个过程p1和p2，它们分别在时钟边沿更新内部信号qa和qb以及最终的输出y1和y2。 竞争和冒险是组合逻辑电路中的常见问题，可能会导致错误的逻辑结果。在低速电路中，可以通过在输出端接一小电容来滤掉干扰脉冲，但这不适合高速电路，因为电容会延长边沿时间，引入新的干扰。在高速系统中，更常见的解决方案是使用施密特触发器来消除抖动，或者通过同步电路设计来避免竞争冒险。 状态机设计中的消抖处理，特别是在软件层面，可以使用过程（process）来实现。例如，提供一个变量state_cnt用于计数，以及state_st用于记录当前状态，通过监控输入信号的变化来稳定输出，防止由于信号毛刺引发的错误。 这个Moore状态机设计实例不仅涵盖了状态机的基本原理和应用，还涉及到数字逻辑设计中的重要概念——竞争冒险及其解决方法，以及VHDL编程技术，对于理解和实践数字系统设计具有重要意义。