(复习)有限状态机

1、有限状态机的定义：

  有限状态机是许多数字系统的核心部件，由时序逻辑和组合逻辑构成，能够根据控制信号按照预先设定的状态进行状态转移。有限状态机分为Moore型状态机和Mealy型状态机。

  Moore型状态机：输出只和状态有关，与输入无关。

  Mealy型状态机：输出不仅和状态有关而且和输入有关。

2、有限状态机的描述方法

  有限状态机的描述方法通常有三种，一段式状态机，两端式状态机，三段式状态机。

  一段式状态机：整个状态机采用一个always模块，既描述状态转移，又描述状态的输入和输出

  两段式状态机：采用两个always模块实现状态机的功能，其中一个采用同步时序逻辑描述状态转移，另一个always采用组合逻辑描述状态转移规律及状态的输出。

  三段式状态机：采用三个always模块实现状态机的功能，一个always模块采用同步时序描述状态转移，一个always采用组合逻辑判断状态转移条件，另一个always模块使用同步时序电路描述状态的输出。

  总结：

  两段式状态机与一段式状态机相比，将同步时序和组合逻辑分开实现，不仅便于阅读、理解、维护，更重要的是利于综合器优化代码。

  两段式状态机用组合逻辑实现状态的输出，组合逻辑很容易产生毛刺，而且不利于约束。

  三段式状态机与两段式状态机相比，关键在于根据状态转移规律，在上一状态根据输入条件判断出当前状态的输出，从而在不插入额外时钟节拍的前提下实现了寄存器输出。

3、有限状态机的状态编码方式

  常见的编码方式有：二进制编码、格雷码、独热码。

二进制编码	格雷码	独热码
00	00	0001
01	01	0010
10	11	0100
11	10	1000

  格雷码：相邻之间只有一位发生变化，编码密度高

  独热码：任何状态只有一位为1，其余为0，编码密度低；特点为每一个状态均有自己的触发器，所以若有N个状态就有N个触发器，任何时刻只有一组状态编码，缺点是会产生较大的电路，但是相对的使用独热码状态编码对帧错相当有帮助。

  具体的原理解释，请参考：

独热码使用较少的组合逻辑