K康芯科技 EDA技术与VHDL 第5章 VHDL状态机
EDA技术与VHDL 第5章 VHDL状态机 KX 康芯科技
K能科拉 5.1状态机设计相关语句 5.1.1类型定义语句 TYPE 数据类型名工S 数据类型定义OF基本数据类型：或 TYPE 数据类型名 IS 数据类型定义； TYPE st1 IS ARRAY 0 TO 15 OF STD LOGIC; TYPE week IS (sun,mon,tue,wed,thu,fri,sat); TYPE m state IS st0,stl,st2,st3,st4,st5 ) SIGNAL present state,next state m state TYPE BOOLEAN IS (FALSE,TRUE);
KX 康芯科技 5.1 状态机设计相关语句 5.1.1 类型定义语句 TYPE 数据类型名 IS 数据类型定义 OF 基本数据类型 ;或 TYPE 数据类型名 IS 数据类型定义 ; TYPE st1 IS ARRAY ( 0 TO 15 ) OF STD_LOGIC ; TYPE week IS (sun，mon，tue，wed，thu，fri，sat) ; TYPE m_state IS ( st0，st1，st2，st3，st4，st5 ) ; SIGNAL present_state，next_state : m_state ; TYPE BOOLEAN IS (FALSE，TRUE) ；
K康科技 5.1状态机设计相关语句 5.1.1类型定义语句 TYPE my logic IS 1,Z,U',0); SIGNAL s1 my logic i s1<=Z; SUBTYPE子类型名IS基本数据类型RANGE约束范围； SUBTYPE digits IS INTEGER RANGE 0 to 9;
KX 康芯科技 5.1 状态机设计相关语句 5.1.1 类型定义语句 TYPE my_logic IS ( '1' ，'Z' ，'U' ， '0' ) ; SIGNAL s1 : my_logic ; s1 <= 'Z' ; SUBTYPE 子类型名IS 基本数据类型 RANGE 约束范围; SUBTYPE digits IS INTEGER RANGE 0 to 9 ;
K康芯科技 5.1状态机设计相关语句 5.1.2状态机的优势 1.状态机克服了纯硬件数字系统顺序方式控制不灵活的缺点； 2.由于状态机的结构相对简单，设计方案相对固定； 3、状态机容易构成性能良好的同步时序逻辑模块； 4、与VDL的其他描述方式相比，状态机的VDL表述丰富多样、 程序层次分明，结构清晰，易读易懂；在排错、修改和模块移植 方面也有其独到的好处； 5、在高速运算和控制方面，状态机更有其巨大的优势。 6、高可靠性
KX 康芯科技 5.1 状态机设计相关语句 5.1.2 状态机的优势 1．状态机克服了纯硬件数字系统顺序方式控制不灵活的缺点； 2．由于状态机的结构相对简单，设计方案相对固定； 3、状态机容易构成性能良好的同步时序逻辑模块； 4、与VHDL的其他描述方式相比，状态机的VHDL表述丰富多样、 程序层次分明，结构清晰，易读易懂；在排错、修改和模块移植 方面也有其独到的好处； 5、在高速运算和控制方面，状态机更有其巨大的优势。 6、高可靠性
K康还科技 5.1状态机设计相关语句 5.1.3状态机结构 1.说明部分 ARCHITECTURE·,.IS TYPE FSM ST IS (s0,s1,s2,s3); SIGNAL current state,next state:FSM ST;
KX 康芯科技 5.1 状态机设计相关语句 5.1.3 状态机结构 1. 说明部分 ARCHITECTURE .IS TYPE FSM_ST IS (s0，s1，s2，s3); SIGNAL current_state, next_state: FSM_ST;
K康芯科骏 5.1状态机设计相关语句 5.1.3状态机结构 2.主控时序进程 FSM:s machine clk- PROCESS current state PROCESS REG COM comb outputs reset next state state_inputs 图5-1一般状态机结构框图
KX 康芯科技 5.1 状态机设计相关语句 5.1.3 状态机结构 2. 主控时序进程 comb_outputs state_inputs reset clk FSM: s_machine COM next_state current_state PROCESS REG PROCESS 图5-1 一般状态机结构框图
K康还科技 5.1状态机设计相关语句 5.1.3状态机结构 3.主控组合进程 4.辅助进程
KX 康芯科技 5.1 状态机设计相关语句 5.1.3 状态机结构 3. 主控组合进程 4. 辅助进程
K能还科液 【例5-1】 LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD LOGIC 1164.ALL; ENTITY s machine IS PORT clk,reset IN STD LOGIC; state inputs IN STD LOGIC VECTOR (0 TO 1); comb outputs OUT INTEGER RANGE 0 TO 15 ) END s machine; ARCHITECTURE behv OF s machine IS TYPE FSM ST IS(s0,s1,s2,s3);-数据类型定义，状态符号化 SIGNAL current state,next_state:FSM ST;-将现态和次态定义为新 的数据类型 BEGIN REG:PROCESS (reset,clk) -一主控时序进程 BEGIN IF reset='1'THEN current state<=s0;-检测异步复位信号 ELSIF clk='1 AND clk EVENT THEN current state <next state; END IF; END PROCESS; COM:PROCESS(current state,state Inputs) -一主控组合进程 (接下页)
KX 康芯科技 【例5-1】 LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; ENTITY s_machine IS PORT ( clk,reset : IN STD_LOGIC; state_inputs : IN STD_LOGIC_VECTOR (0 TO 1); comb_outputs : OUT INTEGER RANGE 0 TO 15 ); END s_machine; ARCHITECTURE behv OF s_machine IS TYPE FSM_ST IS (s0, s1, s2, s3); -数据类型定义，状态符号化 SIGNAL current_state, next_state: FSM_ST;-将现态和次态定义为新 的数据类型 BEGIN REG: PROCESS (reset,clk) -主控时序进程 BEGIN IF reset = '1' THEN current_state <= s0;-检测异步复位信号 ELSIF clk='1' AND clk'EVENT THEN current_state <= next_state; END IF; END PROCESS; COM:PROCESS(current_state, state_Inputs) -主控组合进程 （接下页）
K康还科技 BEGIN CASE current state IS WHEN s0 =comb outputs<=5; IF state inputs ="00"THEN next state<=s0; ELSE next state<=s1; END IF; WHEN s1 =comb outputs<=8; IF state inputs "00"THEN next state<=s1; ELSE next state<=s2; END IF: WHEN s2 =comb outputs<=12; IF state_inputs ="11"THEN next_state <s0; ELSE next state <=s3; END IF; WHEN s3 =comb outputs <14; IF state inputs ="11"THEN next state <s3; ELSE next state <s0; END IF; END case; END PROCESS; END behv;
KX 康芯科技 BEGIN CASE current_state IS WHEN s0 => comb_outputs comb_outputs comb_outputs comb_outputs <= 14; IF state_inputs = "11" THEN next_state <= s3; ELSE next_state <= s0; END IF; END case; END PROCESS; END behv;
K康恋科技 5.1状态机设计相关语句 5.1.3 状态机结构 Name: Value: 500.0ns 1.0us 1.5us2.0us 2.5us 3.0us3.5us 4.0us 4.5 -reset 0 工-ck 0 state_inputs HO 0 3 0 2 0 comb_outputs H5 C 8 C 5 current state HO 0 1 0 图5-2例5-1状态机的工作时序
KX 康芯科技 5.1 状态机设计相关语句 5.1.3 状态机结构 图5-2 例5-1状态机的工作时序