FSM设计：米里型与摩尔型解析

"FSM设计相关性指导，涵盖了FSM的分类、组成要素、设计方法以及设计中的注意事项，特别强调了同步时序设计和编码方式的重要性。" 在数字逻辑设计中，有限状态机（Finite State Machine, FSM）是一种常用的设计工具，尤其在处理时序逻辑问题时。本资源主要关注FSM的设计，提供了两种主要的设计方法，并探讨了设计中的关键要点。 FSM主要分为两类：米里型（Mealy）和摩尔型（Moore）。米里型的状态输出依赖于当前状态和输入，而摩尔型的输出仅取决于当前状态。在设计FSM时，通常需要考虑以下组成部分： 1. 输入：这包括各种外部信号，如复位信号。 2. 状态：表示FSM的不同行为阶段，包括当前状态和可能的状态转换。 3. 状态转移条件：定义了何时从一个状态转移到另一个状态。 4. 输出条件：根据当前状态决定输出信号。 FSM的设计方法有多种，但通常推荐将状态转移和状态操作分开处理。在Verilog这样的硬件描述语言中，这通常意味着使用两个`always`块：一个用于状态转移（时序逻辑），另一个用于状态操作和判断（组合逻辑）。这种分离的好处在于它使代码更清晰，更易于理解和维护，同时也有利于综合器优化，方便添加时序约束，以及提高布局布线的效率。 对于同步FSM，通常有一个`always`块在`posedge clk`事件下工作，用于处理状态转移，区分同步和异步复位情况。异步复位在`negedge clk`或`posedge clk`时都会生效，而同步复位只在时钟上升沿有效。组合逻辑部分通常使用`case`语句来定义根据当前状态和输入条件的输出。 在设计FSM时，编码方式也是一个重要的考虑因素。常见的编码方式有二进制、格雷码和一位热码（One-hot）。二进制和格雷码使用较少的触发器，但需要更多的组合逻辑，适合CPLD这类资源偏向组合逻辑的设备。而一位热码虽然需要更多的触发器，但在FPGA等拥有丰富触发器资源的设备中更为适用，因为它减少了组合逻辑路径，有助于提高速度和减少毛刺。 本资源提供的FSM设计指导深入浅出，涵盖了从基本概念到具体实现的多个层面，对于理解和实践FSM设计具有很高的价值。无论是初学者还是经验丰富的工程师，都能从中受益。