FPGA 状态机-序列检测器verilog

实现功能：检测出串行输入数据4位Data二进制序列0101，当检测到该序列的时候，out=1，否则out=0

（1）给出状态编码，画出状态图

（2）门电路实现

（3）verilog实现

首先规定Q3Q2Q1为刚输入的三位数，接下来要输入的数是A,Z为输入A以后的状态机的输出结果，则可以画出状态转换图如下：

 

然后根据状态图，我们可以得到状态表：

从而推导出激励方程，根据卡诺图化简得到序列检测的门级检测电路如下：

（3）根据状态图写出verilog代码：

mealy型状态机的输出与其输入以及当前状态有关：

module  xuliejiance(input clk,rst,q
                          output out);
                          reg [2:0]state,nexts;
                          parameter s1=3'd0,
                          s2=3'd1,s3=3'd2,s4=3'd3,s5=3'd4,
                          s6=3'd5,s7=3'd6,s8=3'd7;

                          
always@(posedge clk ir negedge rst)
begin
    if(~rst)
        state<=3'd0;
    else
        state<=nextstate;
end

always@(q,state)
case(state)
    0:if(q==1)
        nextstate=3'd1;
        else
        nextstate=3'd0;
    1:if(q==1)
        nextstate=3'd3;
        else
        nextstate=3'd2;
    2:if(q==1)
        nextstate=3'd5;
        else
        nextstate=3'd4;    
    3:if(q==1)
        nextstate=3'd5;
        else
        nextstate=3'd6;    
    4:if(q==1)
        nextstate=3'd0;
        else
        nextstate=3'd1;
    5:if(q==1)
        nextstate=3'd0;
        else
        nextstate=3'd3;
    6:if(q==1)
        nextstate=3'd0;
        else
        nextstate=3'd4;
    7:if(q==1)
        nextstate=3'd7;
        else
        nextstate=3'd6;
    default:
    nextstate<=3'd0;
endcase
assign out=(state==3'd2)&&(x==0);
endmodule     

moore型状态机的输出只与其当前状态有关：

module xuliejiance(
                   input clk,rst,q,
                         output out);
        reg [2:0] state,nextstate;
        parameter s0=3'd0,s1=3'd1,s2=3'd2,s3=3'd3,s4=3'd4;
always @(posedge clk or negedge rst)
begin
    if(~rst)
        state<=3'd0;
    else
        state<=nextstate;
end

always@(*)
begin
    case(state)
        s0:
        begin
            if(q==0)
                nextstate=s1;
            else
                nextstate=s0;
        end
        s1:
        begin
            if(q==1)
                nextstate=s2;
            else
                nextstate=s0;
        end
        s2:
        begin
            if(q==1)
                nextstate=s2;
            else
                nextstate=s3;
        end
        s3:
        begin
            if(q==1)
                nextstate=s4;
            else
                nextstate=s0;
        end
        s4:
        begin
            if(q==1)
                nextstate=s0;
            else
                nextstate=s1;
        end
        
end
assign out=(state==s4)?1:0;
endmodule 

以上写的都是两段式的状态机的实现，此外我们可以用更加正式的三段式的状态机实现

以下是一个可以用与参考的状态机的东西：

我们以1101序列检测器为例：

1101序列检测器Mealy状态机状态转移图

1101序列检测器Moore状态机状态转移图

我们以Mealy状态机为例

一段式状态机(部分核心代码)：

两段式状态机(部分核心代码)：

三段式状态机(部分核心代码)：