三段式状态机设计

状态机设计需满足的几个要求：

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1. 三段式要求

有限状态机采用三段式风格，即三个always块描述状态机.

     第一个组合逻辑always块用来描述下一状态的转移（next state logic）  

     第二个时序逻辑always块用来描述当前状态.（current state） 寄存器的复位和变化.       

     第三个always块用来描述输出.（output logic）  组合or时序 均可.       

优点：书写清晰，组合与时序分离设计，易于综合，且在一定程度上避免了状态转移和输出等组合逻辑中的毛刺.

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2. 状态机状态信号命名方法

    当前状态命名为current_state,下一状态命名为next_state.

主要目的是为了提高状态机的可读性，为分析逻辑功 能提供方便，也可以是cstate or nstate.

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3.编码方式

  准则：使用参数赋值状态
  两种常用的编码方式：二进制编码及独热码编码
  二进制编码占用的位数少，但其状态跳变需要额外的译码电路，这样的编码方式会对状态机的运行速度有所限制，可以满足一般的设计要求。
  独热码编码，以n bit表示n个 状态，这样编码的译码部分可以做到最简，工作频率可以做到较高，相对于二进制而言，需要更多的位。

建议使用的独热码，电路的速度和可靠性有显著的提高，但注意：存在多余的状态，就有一些不可到达的状态，需要在case语句的最后，加default分支，以确保能回到IDLE状态。

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4.状态机设计的注意事项

    设计的状态跳转条件是否充分
    状态跳转条件都不满足的情况下，状态机如何工作
    未定义的状态应如何设计
    状态机跳转设计中，是否受外部信号的影响

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5.三段式的写法

    组合逻辑always块：（负责状态的跳转）、

  always@(current_state or else signal)（敏感列表中存放对状态跳转有影响的信号）

     begin
     next_state=x;    （初始化，使得系统复位进入正确的状态）

     case(current_state)
     s1: if(.....)
 next_state=s2
     .
     .
     .......
     endcase
     end

    时序逻辑always块：
        always@(posedge clk or negedge rst)
         if(!rst)
         current_state<=IDLE;
         else
         current_state<=next_state;

  描述输出的always块可以是组合的也可以是时序的；

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6.典型的序列检测状态机写法：

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