1、有限狀態機(Finite State Machine 1、有限狀態機的基本概念有限狀態機是指輸出取決于過去輸入部分和當前輸入部分的時序邏輯電路。在數字電路系統中，有限狀態機時一種十分重要的時序邏輯電路模塊，它對數字系統的設計具有十分重要的作用。有限狀態機一般用來描述數字數字系統的控制單元，是許多數字系統的核心部件。有限狀態機由組合邏輯和寄存器邏輯組成。其中，寄存器邏輯的功能是存儲有限狀態機的內部狀態；而組合邏輯有可以分為次態邏輯和輸出邏輯兩部分，次態邏輯的功能是確定有限狀態機的下一個狀態，輸出邏輯的功能是確定有限狀態機的輸出。在實際的應用中，根據有限狀態機是否使用輸入信號，設計人員經常將其分為

2、Moore型有限狀態機和Mealy型有限狀態機兩種類型。Moore型有限狀態機 其輸出信號僅與當前狀態有關，即可以把Moore型有限狀態的輸出看成是當前狀態的函數。其結構框圖如圖1. 圖1 Moore型有限狀態機的結構Mealy型有限狀態機 其輸出信號不僅與當前狀態有關，而且還與所有的輸入信號有關，即可以把Mealy型有限狀態機的輸出看成是當前狀態和所有輸入信號的函數。其結構框圖如圖2. 圖2 Mealy型有限狀態機的結構這兩種有限狀態機的主要區別在于：Moore型有限狀態機僅與當前狀態有關，而與輸入信號無關。Mealy型有限狀態機不但與當前狀態有關，還與輸入信號有關。2、

3、為什么要使用有限狀態機 有限狀態機克服了純硬件數字系統順序方式控制不靈活的缺點。 狀態機的結構模式相對簡單。 狀態機容易構成性能良好的同步時序邏輯模塊。 狀態機的VHDL表述豐富多樣。 在高速運算和控制方面，狀態機更有其巨大的優勢。 就可靠性而言，狀態機的優勢也是十分明顯的。3、描述有限狀態機應該包含的內容  至少包含一個狀態信號，用來指定狀態機的狀態。  時鐘信號，為有限狀態機的狀態轉換提供時鐘信號。  狀態轉移指定，用于指定有限狀態機的狀態之間轉換的邏輯關系。  輸出指定，用來指明有限狀態機兩狀態之間轉換的結果。  復位信號，用于有限狀態機

4、從任意狀態到復位狀態的轉換。4、有限狀態機的描述方法  一般描述有限狀態機應遵循一定的語法規則：狀態機的狀態： 用枚舉類型數據進行定義。狀態機的次態邏輯、輸出邏輯和狀態寄存器等一般用并行信號賦值語句、IF語句或CASE語句等語句進行描述。有限狀態機的各種描述風格描述風格 功能劃分 進程數A 1、次態邏輯、狀態寄存器、輸出邏輯 1B 1、次態邏輯、狀態寄存器2、輸出邏輯 2C 1、次態邏輯2、狀態寄存器、輸出邏輯 2D 1、次態邏輯、輸出邏輯2、狀態寄存器 2E 1、狀態邏輯2、狀態寄存器3、輸出邏輯 3 有限狀態機各種描述風格對邏輯綜合的結果影響很大，一般地，時序邏輯電路與組合邏輯電路分別用不同的進程進行描述，綜合后不會生成多余的寄存器，占用硬件資源輸省;若把時序邏輯電路與組合邏輯電路混合在同一個進程描述，邏輯綜合時，可能生成數目較多的多余寄存器，占用硬件資源會大大增加。5、用VHDL設計狀態機的具體步驟  根據具體的狀態機設計要求，確定選擇Moore型狀態機還是選擇Mealy型狀態機。  根據系統要求確定