6实验六 状态机序列检测
序列检测器原理
序列检测器原理
序列检测器是一种用来检测和识别输入序列中特定模式的设备或算法。
它能够根据事先给定的规则或模型对输入序列进行分析和判断，并输出相应的结果或响应。
序列检测器通常由以下几个组成部分构成：
1. 输入接口：用于接收输入序列的信号或数据。
2. 存储器：存储检测器的状态信息和输入序列的历史数据。
3. 状态机：用于根据输入序列的不同模式进行状态转换和控制。
4. 判决逻辑：根据当前状态和输入序列的特征，判断当前模式是否匹配。
5. 输出接口：根据判决的结果，输出相应的响应或结果。
序列检测器的工作原理如下：
1. 初始化：将序列检测器的状态设为初始状态，准备接收输入序列。
2. 接收输入：逐个接收输入序列的信号或数据。
3. 状态转换：根据当前状态和输入序列的特征，根据事先设定好的规则或模型进行状态转换。
4. 判决匹配：根据当前状态和输入序列的特征，判断当前模式是否匹配。
5. 输出结果：根据判决的结果，输出相应的响应或结果。
6. 循环操作：重复执行2-5步骤，直至所有的输入序列被处理完毕。
通过以上的工作原理，序列检测器可以有效地检测和识别输入序列中的特定模式。
它在许多应用中都有广泛的应用，如通信领域中的错误检测、模式识别等。
实验三_用状态机实现序列检测器的设计
实验三_⽤状态机实现序列检测器的设计实验三⽤状态机实现序列检测器的设计⼀、实验⽬的：⽤状态机实现序列检测器的设计，并对其进⾏仿真和硬件测试。
⼆、原理说明：序列检测器可⽤于检测⼀组或多组由⼆进制码组成的脉冲序列信号，当序列检测器连续收到⼀组串⾏⼆进制码后，如果这组码与检测器中预先设置的码相同，则输出a，否则输出b。
由于这种检测的关键在于正确码的收到必须是连续的，这就要求检测器必须记住前⼀次的正确码及正确序列，直到在连续的检测中所收到的每⼀位码都与预置数的对应码相同。
在检测过程中，任何⼀位不相等都将回到初始状态重新开始检测。
例3-1描述的电路完成对序列数"11100101"的。
当这⼀串序列数⾼位在前（左移）串⾏进⼊检测器后，若此数与预置的密码数相同，则输出“a”，否则仍然输出“b”。
【例3-1】//顶层⽂件：module XULIEQI(clk,reset,din8,LED7S);input clk;input reset;input [7:0] din8;output [6:0] LED7S;wire [3:0] AB;xulie u1 (clk, din8, reset, din);schk u2 (din,clk,reset,AB);decl7s u3 (AB,LED7S);endmodule//串⾏检测：module schk(DIN,CLK,CLR,AB);input DIN,CLK,CLR;output[3:0] AB;reg [7:0] Q;reg [3:0] AB;parameteridle = 8'b00000000,a = 8'b00000001,b = 8'b00000010,c = 8'b00000100,d = 8'b00001000,g = 8'b01000000,h = 8'b10000000;parameter data=8’b11100101;always @(posedge CLK or negedge CLR) if(!CLR) beginQ <= idle;endelsebegincase(Q)idle:beginif(DIN==data[7]) Q<=a;else Q<=idle;enda:beginif(DIN== data[6]) Q<=b;else Q<=idle;endb:beginif(DIN== data[5]) Q<=c;else Q<=idle;endc:beginif(DIN== data[4]) Q<=d;else Q<=idle;endd:beginif(DIN== data[3]) Q<=e;e:beginif(DIN== data[2]) Q<=f;else Q<=idle;endf:beginif(DIN== data[1]) Q<=g;else Q<=idle;endg:beginif(DIN== data[0]) Q<=h;else Q<=idle;enddefault :Q<=idle;endcaseendalways @(Q)beginif(Q==h) AB <= 4'b1010 ;else AB <= 4'b1011 ;endendmodule//前端预置8位数据输⼊：module xulie(clk, din8, reset, din); input clk;input[7:0] din8;input reset;output din;parameters0 = 3'b000,s3 = 3'b011,s4 = 3'b100,s5 = 3'b101,s6 = 3'b110,s7 = 3'b111;reg[2:0] cur_state,next_state;reg din;always @ (posedge clk or negedge reset) if(!reset) cur_state <= s0;elsecur_state <= next_state;always @ (cur_state or din8 or din ) begincase (cur_state)s0 : begindin <= din8[7];next_state <= s1;ends1 : begindin <= din8[6];next_state <= s2;ends2 : begindin <= din8[5];next_state <= s3;ends3 : begindin <= din8[4];next_state <= s4;ends4 : begindin <= din8[3];next_state <= s5;endnext_state <= s6;ends6 : begindin <= din8[1];next_state <= s7;ends7 : begindin <= din8[0];next_state <= s0;enddefault : begindin <= 1'b0;next_state <= s0;endendcaseendendmodule提⽰：1.若对于D <= "11100101 "，电路需记忆：初始状态、1、11、111 、1110 、11100、111001、1110010、11100101共9种状态。
06 第六讲 有限状态机设计(新版)
cola_out
40
y1_out
自动售货机状态转移图
自动机的状态转移图看似复杂，却非常有规律。 其中每个状态表示了当前已经投入的金额，其 中5表示已经投入5角，10表示已经投入1元等 等。其中系统复位后的初始状态为0，表示未 有钱币投入。
自动售货机状态转移图
对于从0到20的五个状态，由于已经投入的钱 币还没有达到2.5元，因此系统还能接收新的 钱币。所以，这些状态的输出均有3条不同的 路径。 以状态20为例，此时已经接收了2元，如果继 续投入5角则进入25状态，表示接收了2.5元； 如果继续投入1元则进入35状态，表示已经接 收了3.5元；如果继续投入2元，则进入40状态， 表示已经接收了4元。
第六讲 有限状态机设计
提纲
序列检测器设计 自动售货机设计
序列检测器设计
序列检测器是时序逻辑中的经典问题。 序列检测器一般有一个输入X和一个输出 Match。输入信号在不断变化，从而形成一个 与时间相关的输入序列。序列检测器的任务就 是当输入序列中包含特定串时，设置Match信 号为高，表示检测到了特定串。 本设计中需要检测的序列为”01011”。
自动售货机总体结构和状态转移图
j5 y1 y2
自动售 货机
Cola_out y1_out j5_out
clk rst
rst j5 y2
y1 1
y1 1
y1 1
y1 1
0
5 y2
j5
10
j5
15
j5
20
j5
25
y2 y1_out+cola_out j5_out+cola_out 30 35
y2
y1
y2
在如S4状态，如果进入S4状态表示前面的输 入序列为”0101”，若当前输入为0，则表示输 入序列为”01010”，与待检测序列”01011比 Байду номын сангаас，可以发现实际输入了”010”，因此应该转 移到S3状态。
实验六++有限状态机设计
实验六基于FSM的序列检测器设计
一、实验目的
1. 学习各类有限状态机FSM的VHDL设计方法。
2. 理解序列检测器原理并掌握其电路设计方法。
二、实验条件（仪器与材料）
1．EDA开发软件QUARTUS II 一套2．微机一台
3．EDA实验箱：一套4．插线若干
三、实验内容说明
本实验内容参看教材第七章例7-4和实验与设计7-1。
基本实验内容是根据［例7－4］完成Moore型顺序编码的FSM构成的序列检测器电路SCHK的设计、综合、仿真、下载。
为简便起见，检测输出SOUT可以用std_logic 型替代，并外接一LED，当序列检测正确SOUT=1，LED亮，当序列检测不正确SOUT=0，LED灭。
四、实验要求
1．用VHDL语言描述SCHK，并对设计进行时序仿真验证。
2．锁定管脚，编程下载并在实验开发系统上验证。
五、实验报告要求
1．写出SCHK的VHDL源文件，描绘I/O时序图，并分析电路设计的正确性。
2．说明管脚锁定及硬件测试情况，得出结论。
用状态机实现序列检测器的设计
1.掌握基于语言的ISE设计全流程；实验三：用状态机实现序列检测器的设计一、实验目的2.用状态机实现序列检测器的设计，并对其进展仿真和硬件测试。
3.掌握基于语言的ISE设计全流程；4.熟悉、应用VerilogHDL描述数字电路；二、实验原理与设计过程（一）实验内容：序列检测器可用于检测一组或多组由二进制码组成的脉冲序列信号，当序列检测器连续收到一组串行二进制码后，如果这组码与检测器中预先设置的码一样，则输出A，否则输出b。
由于这种检测的关键在于正确码的收到必须是连续的，这就要求检测器必须记住前一次的正确码及正确序列，直到在连续的检测中所收到的每一位码都与预置数的对应码一样。
在检测过程中，任何一位不相等都将回到初始状态重新开场检测。
例3-1描述的电路完成对序列数"11100101"的。
当这一串序列数高位在前〔左移〕串行进入检测器后，假设此数与预置的密码数一样，则输出“A〞，否则仍然输出“b〞。
（二）本次实验的核心是：应用有限状态机的设计思路，检测输入的串行数据是否是8’b11100101。
根据下载电路板的资源，拟用SW3---SW0，J4接口的E8,F8,C7,D7作为系统输入〔系统由此需要设计一个8bits并行数据转串行的模块〕，一个7段数码显示译码器作为检测结果的输出显示，如果串行序列为〞11100101”，显示A，否则显示b 〔系统需要设计一个7段数码显示译码器模块〕，为了显示可控，清晰，拟用V16,D18实现时钟，复位信号的输入。
（三）设计参考：本实验由顶层文件、串行检测、并行数据转串行、数码管显示四个模块组成：a)系统共包括4个模块：并行数据转串行数据模块、串行检测模块、数码管显示模块、消抖模块。
由于需要用按键V16作为时钟输入，为保证实验效果，调用实验二中应用的消抖模块，对时钟clk输入信号进展消抖。
b)对于并行数据转串行数据模块输入输出端口说明：i.clk-----系统时钟，由按键V16通过消抖模块后提供。
实验八用状态机实现序列检测器的设计
实验八用状态机实现序列检测器的设计1、实验目的：用状态机实现序列检测器的设计，并对其进行仿真和硬件测试。
2、实验仪器：PC机，操作系统为Windows2000/xp,Quartus II 5.1 设计平台，GW48系列SOPE/EDA实验开发系统。
3、实验原理：序列检测器可用于检测一组或多组由二进制码组成的脉冲序列信号，当序列检测器连续收到一组串行二进制码后，如果这组码与检测器中预先设置的码相同，则输出1，否则输出0。
由于这种检测的关键在于正确码的收到必须是连续的，这就要求检测器必须记住前一次的正确码及正确序列，直到在连续的检测中所收到的每一位码都与预置数的对应码相同。
在检测过程中，任何一位不相等都将回到初始状态重新开始检测。
例6-27描述的电路完成对序列数"11100101"的。
当这一串序列数高位在前（左移）串行进入检测器后，若此数与预置的密码数相同，则输出“A”，否则仍然输出“B”。
LIBRARY IEEE ;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY SCHK ISPORT( DIN,CLK,CLR:IN STD_LOGIC; --串行输入数据位/工作时钟/复位信号AB:OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0)); --检测结果输出END SCHK;ARCHITECTURE behave OF SCHK ISSIGNAL Q : INTEGER RANGE 0 TO 8 ;SIGNAL D : STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0); --8位待检测预置数BEGIND <= "11100101" ; --8位待检测预置数PROCESS( CLK, CLR )BEGINIF CLR = '1' THEN Q <= 0 ;ELSIF CLK'EVENT AND CLK='1' THEN --时钟到来时，判断并处理当前输入的位CASE Q ISWHEN 0=> IF DIN = D(7) THEN Q <= 1 ; ELSE Q <= 0 ; END IF ;WHEN 1=> IF DIN = D(6) THEN Q <= 2 ; ELSE Q <= 0 ; END IF ;WHEN 2=> IF DIN = D(5) THEN Q <= 3 ; ELSE Q <= 0 ; END IF ;WHEN 3=> IF DIN = D(4) THEN Q <= 4 ; ELSE Q <= 0 ; END IF ;WHEN 4=> IF DIN = D(3) THEN Q <= 5 ; ELSE Q <= 0 ; END IF ;WHEN 5=> IF DIN = D(2) THEN Q <= 6 ; ELSE Q <= 0 ; END IF ;WHEN 6=> IF DIN = D(1) THEN Q <= 7 ; ELSE Q <= 0 ; END IF ;WHEN 7=> IF DIN = D(0) THEN Q <= 8 ; ELSE Q <= 0 ; END IF ;WHEN OTHERS => Q <= 0 ;END CASE ;END IF ;END PROCESS ;PROCESS( Q ) --检测结果判断输出BEGINIF Q = 8 THEN AB <= "1010" ; --序列数检测正确，输出 "A" ELSE AB <= "1011" ; --序列数检测错误，输出"B"END IF ;END PROCESS ;END behave ;提示：若对于D <= "11100101 "，电路需记忆：初始状态、1、11、111 、 1110 、11100、111001、1110010、11100101 共9种状态。
序列检测与状态机
序列检测与状态机FSM(Finite State Machine/Finite State Automata)，无限状态机，同步状态机，异步状态机两段式：状态切换用时序逻辑，次态输出和信号输出用组合逻辑。
三段式：状态切换用时序逻辑，次态输出用组合逻辑，信号输出用时序逻辑。
Moore型状态机：次态=f(现状，输入)，输出=f（现状）；Mealy型状态机：次态=f(现状，输入)，输出=f(现状，输入)；混合状态机；Moore型对输入的响应速度滞后一个周期，但输出对输入信号噪声的免疫能力强Moore型状态机的输出信号是直接由状态寄存器译码得到，而Mealy型状态机则是以现时的输入信号结合即将变成次态的现态，编码成输出信号。
三段式序列检测"10010"module seqdet(din,clk,rst,dout);input din; //输入input clk;input rst;output dout; //输出reg dout;reg [4:0] CS; //现态寄存器reg [4:0] NS; //次态寄存器parameter [4:0] IDLE = 5'b00000, //独热码A = 5'b00001,B = 5'b00010,C = 5'b00100,D = 5'b01000,E = 5'b10000;always @ (posedge clk or negedge rst)if (!rst)CS <= IDLE;elseCS <= NS ;always @ ( CS or din )beginNS = 5'bx;case ( CS )IDLE: if (din == 1 )NS = A;else NS = IDLE;A: if (din == 0 )NS = B;else NS = A;B: if (din == 0 )NS = C;else NS = A;C: if (din == 1 )NS = D;else NS = IDLE;NS = E;else NS = A;E: if (din == 0 )NS = C;else NS = A;default: NS = IDLE;endcaseendalways @ ( posedge clk or negedge rst) if (!rst)dout <= 1'b0;elsebegindout<=1'b0;case (NS) //注意是次态 IDLE: dout<=1'b0;A: dout<=1'b0;B: dout<=1'b0;C: dout<=1'b0;D: dout<=1'b0;E: dout<=1'b1;default:dout<=1'b0;endcaseendendmodule更简洁的三段式always @ ( CS or din ) beginNS = 5'bx;case (CS)IDLE : NS = din ? A : IDLE;A : NS = din ? A : B;B : NS = din ? A : C;C : NS = din ?D : IDLE;D : NS = din ? A : E;E : NS = din ? A : C;default: NS = IDLE;endcaseendalways @ ( posedge clk or negedge rst) if (!rst)dout <= 1'b0;elsebeginif (NS == E)dout <= 1'b1;endendmodule***************************************************************** 一段式FSM(注：输出经过了一个寄存器，延迟了一个周期输出)module seqdet(din,dout,clk,rst);input din,clk,rst;output dout;reg [2:0]state;reg out;parameter IDLE = 3'd0,A = 3'd1,B = 3'd2,C = 3'd3,D = 3'd4,E = 3'd5;assign dout = out;always @ (posedge clk or negedge rst) beginif(!rst)beginstate<=IDLE;out<=0;endelse beginout <= 1'b0;case(state)IDLE:if(din==1)state<=A;else state<=IDLE;A: if(din==0)state<=B;else state<=A;B: if(din==0)state<=C;else state<=A;C: if(din==1)state<=D;else state<=IDLE;D: if(din==0)state<=E;else state<=A;E: beginout <= 1'b1;if(din==0)state<=C;else state<=A;enddefault state<=IDLE;endcaseendendendmodule*************************************************************************** 无寄存器输出一段式FSM(输出没有延时)module seqdet(din,dout,clk,rst);input din,clk,rst;output dout;reg [2:0]state;wire dout;parameter IDLE = 3'd0,A = 3'd1,B = 3'd2,C = 3'd3,D = 3'd4,E = 3'd5;assign dout=(state==E)?1'b1:1'b0; //夏宇闻书上的两个例子我觉得都不太对，个人意见always @ (posedge clk or negedge rst)if(!rst)beginstate<=IDLE;endelsecase(state)IDLE:if(din==1)state<=A;else state<=IDLE;A: if(din==0)state<=B;else state<=A;B: if(din==0)state<=C;else state<=A;C: if(din==1)state<=D;else state<=IDLE;D: if(din==0)state<=E;else state<=A;E: if(din==0)state<=C;else state<=A;default state<=IDLE;endcaseendmodule************************************************************************ //两段式输出经过寄存器(一个周期的延迟)，把寄存器match去掉就没有周期延迟了module FSM2 (input clk,input rst,input din,output dout);parameter IDLE = 3'd0,A = 3'd1,B = 3'd2,C = 3'd3,D = 3'd4,E = 3'd5,F = 3'd6;reg [2:0] NS, CS;reg match, next_match;assign dout = match;// sequential circuitalways @ (posedge clk, negedge rst) beginif (!rst) beginCS <= IDLE;match <= 1'b0;endelse beginCS <= NS;match <= next_match;endend// combinational circuitalways @ (CS or din) beginnext_match = 1'b0;case ( CS )IDLE: if (din == 1 )NS = A;else NS = IDLE;A: if (din == 0 )NS = B;else NS = A;B: if (din == 0 )NS = C;else NS = A;C: if (din == 1 )NS = D;else NS = IDLE;D: if (din == 0 )NS = E;else NS = A;E: beginnext_match = 1'b1;if (din == 0 )NS = C;else NS = A;enddefault: NS = IDLE;endcaseendendmodule*************************************************************************。
用状态机实现序列检测器的设计
实验步骤
1、为本项设计建立文件夹
2、输入设计项目和存盘
3、将设计项目设置成工程文件 将序列检测器设置为工程文件 。 4、选择目标器件并编译
如果发现有错，排除错误后再次编译
实验步骤
5、时序仿真 接下来应该测试设计项目的正确性，即逻辑仿真，具体步骤如下： （1）建立波形文件。 （2）输入信号节点。 （3）设置波形参量。 （4）设定仿真时间宽度 (5）加上输入信号。 （6）波形文件存盘。 （7）运行仿真器。 （8）观察分析波形。对照数控分频器工作原理，观察显示的时序
EDA实验
【实验7】用状态机实现序列检测器的设计
实验目的
用状态机实现序列检测器的设计，并对其进行仿真和硬件测试。 了解一般状态机的设计与应用。
实验原理
序列检测器可用于检测一组或多组由二进制码组成的脉冲序列信号 当序列检测器连续收到一组串行二进制码后，如果这组码与检测器 中预先设置的码相同，则输出1，否则输出0。由于这种检测的关键 在于正确码的收到必须是连续的，这就要求检测器必须记住前一次的 正确码及正确序列，直到在连续的检测中所收到的每一位码都与 预置数的对应码相同。在检测过程中，任何一位不相等都将回到 初始状态重新开始检测。
思考题
整理实验报告。 总结实验现象
实验步骤
实验步骤
实验步骤
实验步骤
实验步骤
实验步骤
实验步骤
实验步骤实验Biblioteka 骤实验步骤实验步骤
实验步骤
实验步骤
实验步骤
实验步骤
实验步骤
波形是否正确的
实验步骤
6、引脚锁定 在锁定引脚后必须再通过MAX+plusII的
Compiler选项，对文件从新进行编译一次， 以便将引脚信息编如入下载文件中。
序列检测器
port(clk,rst,din:in std_logic;
z:out std_logic);
end exp_detect1;
architecture bhv of exp_detect1 is
type state_type is(s0,s1,s2,s3,s4,s5,s6); ---状态定义
前者次态和输出均取决于现态和当前输入，后者下一状态取决于当前状态和当前输入，但其输出仅取决于当前状态。
（2）type 语句如何定义状态机状态？注意事项有什么？
答：type 语句可以定义新的数据类型格式：
type 数据类型名 is (元素列表)。
例：
type state_type is (s0, s1, s2, s3, s4);
end if;
when s6=>
if din='0' then
state<=s0;
else
state<=s2;
end if;
end case;
end if;
end process;
process(state,din) ---输出设置
begin
case state is
when s6=>
if din='0' then
type 数据类型名 is （元素列表）
（2）设计步骤
①根据设计要求确定状态机类型。
②列出状态机的状态和输出，分析状态转移关系并化简。
③依据选定状态机类型，绘制状态图。
④编写VHDL定义状态，并建立状态机进程。
⑤编写VHDL描述状态的转移及输出，从而完成状态机设计。
实验四 用状态机实现序列检测器的设计
EDA实验报告《EDA技术实用教程》实验报告实验四用状态机实现序列检测器的设计班级115学号200811512姓名日期2010.10.10一、实验目的1. 掌握用VHDL 实现状态机的方法2. 利用状态机设计一个序列检测器二．实验仪器EDA6000试验仪，PC机三、实验原理：序列检测器可用于检测一组或多组由二进制码组成的脉冲序列信号，当序列检测器连续收到一组串行二进制码后，如果这组码与检测器中预先设置的码相同，则输出1，否则输出0。
由于这种检测的关键在于正确码的收到必须是连续的，这就要求检测器必须记住前一次的正确码及正确序列，直到在连续的检测中所收到的每一位码都与预置数的对应码相同。
在检测过程中，任何一位不相等都将回到初始状态重新开始检测。
例6-27描述的电路完成对序列数"11100101"的。
当这一串序列数高位在前（左移）串行进入检测器后，若此数与预置的密码数相同，则输出“A”，否则仍然输出“B”。
四、试验步骤1、破解软件2、写出状态机的源程序，编译。
要求当检测到预置序列时，输出一个脉冲的高电平，其余时候输出为低电平。
选择芯片类型，这次选择“ACEX1K”3、进行仿真，看结果是否正确。
检测一组二进制脉冲序列信号, 当连续的脉冲序列与预先设定的码(d)相同时,显示字符“A”否则显示”E”.实验VHDL代码LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY EX4 ISPORT (din : IN STD_LOGIC; -- IO49clk : IN STD_LOGIC; -- IO48clr : IN STD_LOGIC; -- IO50d : IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0); -- IO47..IO40err : OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0) -- IO03..IO00);END EX4;ARCHITECTURE behv OF EX4 ISSIGNAL q: INTEGER RANGE 0 TO 8;BEGINPROCESS(clk)BEGINIF clr = '1' THENq <= 0;ELSIF clk'EVENT AND clk = '1' THENCASE q ISWHEN 0 => IF din = d(7) THEN q <= 1; ELSE q <= 0; END IF;WHEN 1 => IF din = d(6) THEN q <= 2; ELSE q <= 0; END IF;WHEN 2 => IF din = d(5) THEN q <= 3; ELSE q <= 0; END IF;WHEN 3 => IF din = d(4) THEN q <= 4; ELSE q <= 0; END IF;WHEN 4 => IF din = d(3) THEN q <= 5; ELSE q <= 0; END IF;WHEN 5 => IF din = d(2) THEN q <= 6; ELSE q <= 0; END IF;WHEN 6 => IF din = d(1) THEN q <= 7; ELSE q <= 0; END IF;WHEN 7 => IF din = d(0) THEN q <= 8; ELSE q <= 0; END IF;WHEN OTHERS => q <= 0;END CASE;END IF;END PROCESS;PROCESS(q)BEGINIF q = 8 THENerr <= "1010"; -- display "A"ELSEerr <= "1110"; -- display "E"END IF;END PROCESS;END behv;五、实验结果RTL结构图形A[3..0]B[3..0]OUTEQUALSEL[3..0]DATA[15..0]OUTMUXSEL[3..0]DATA[15..0]OUTMUXSEL[3..0]DATA[15..0]OUTMUXSEL[3..0]DATA[15..0]OUTMUXDQPREENACLREqual04' h8 --Mux19' h000 --3' h0 --Mux39' h000 --1' h0 --1' h0 --1' h0 --process0~0process0~1process0~2process0~3process0~4process0~5process0~6process0~7q[3..0]din clk clrd[7..0]err[3..0]1' h1 --2' h2 --Mux29' h000 --2' h0 --1' h0 --Mux08' h00 --7' h00 --时序仿真打开“assignments ”中的“assignments editor ”打开EDA,装入模式12.根据EDA 管脚进行指定在实验箱上观察结果。
序列检测器实验报告
#### 实验目的1. 理解序列检测器的工作原理；2. 掌握时序电路的经典设计方法；3. 学习使用Verilog HDL语言进行状态机的设计；4. 验证序列检测器在实际电路中的性能。
#### 实验原理序列检测器是一种同步时序电路，用于检测特定的串行码序列。
它能够识别并响应特定长度的二进制序列，一旦检测到匹配序列，就会产生一个输出信号。
序列检测器在数字通信、数据存储和信号处理等领域有着广泛的应用。
#### 实验器材1. PC机一台；2. FPGA开发板；3. 下载电缆一根；4. 信号发生器；5. 示波器；6. 连接线若干。
#### 实验步骤1. 设计序列检测器：使用Verilog HDL语言设计一个序列检测器，该检测器能够检测到特定的序列，如“101”。
2. 实现状态机：将序列检测器设计为一个状态机，通过定义状态和状态转移图来实现序列检测功能。
3. 代码编写与仿真：在FPGA开发板上编写Verilog代码，并使用仿真软件进行功能验证。
4. 硬件实现：将Verilog代码下载到FPGA开发板上，通过信号发生器生成测试序列，并使用示波器观察输出信号。
5. 性能测试：测试序列检测器在实际电路中的性能，包括检测速度、误检率等。
#### 实验内容1. 状态机设计：根据序列检测器的要求，设计状态转移图，并定义状态编码。
2. Verilog代码编写：使用Verilog HDL语言编写序列检测器的代码，包括模块定义、信号定义、状态定义、状态转移和输出逻辑等。
3. 仿真验证：使用仿真软件对Verilog代码进行功能验证，确保序列检测器能够正确地检测到指定序列。
4. 硬件下载与测试：将Verilog代码下载到FPGA开发板上，生成测试序列，并使用示波器观察输出信号，验证序列检测器的实际性能。
#### 实验结果与分析1. 仿真结果：在仿真软件中，序列检测器能够正确地检测到指定序列“101”，输出信号符合预期。
2. 硬件测试结果：在FPGA开发板上，序列检测器能够正确地检测到指定序列“101”，输出信号与仿真结果一致。
实训八 用状态机实现序列检测器的设计
实训八用状态机实现序列检测器的设计一、实训目的1.掌握一种状态机的设计方法2.用状态机实现序列检测器的设计，并对其进行仿真和硬件测试二、实训器材1.EDA实验箱1台2.微型计算机1台3.MAX＋PLUSII10.2软件1套4.下载电缆1条三、实训原理序列检测器可用于检测一组或多组由二进制码组成的脉冲序列信号，当序列检测器连续收到一组串行二进制码后，如果这组码与检测器中预先设置的码相同，则输出1，否则输出0。
由于这种检测的关键在于正确码的收到必须是连续的，这就要求检测器必须记住前一次的正确码及正确序列，直到在连续的检测中所收到的每一位码都与预置数的对应码相同。
在检测过程中，任何一位不相等都将回到初始状态重新开始检测。
例中描述的电路完成对序列数"11100101"的。
当这一串序列数高位在前（左移）串行进入检测器后，若此数与预置的密码数相同，则输出“A”，否则仍然输出“B”。
四、设计程序（参考程序）LIBRARY IEEE ;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY SCHK ISPORT( DIN，CLK，CLR : IN STD_LOGIC ; --串行输入数据位/工作时钟/复位信号AB : OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0)); --检测结果输出END SCHK;ARCHITECTURE behav OF SCHK ISSIGNAL Q : INTEGER RANGE 0 TO 8 ;SIGNAL D : STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0); --8位待检测预置数BEGIND <= "11100101 " ; --8位待检测预置数PROCESS( CLK, CLR )BEGINIF CLR = '1' THEN Q <= 0 ;ELSIF CLK'EVENT AND CLK='1' THEN --时钟到来时，判断并处理当前输入的位CASE Q ISWHEN 0=> IF DIN = D(7) THEN Q <= 1 ; ELSE Q <= 0 ; END IF ;WHEN 1=> IF DIN = D(6) THEN Q <= 2 ; ELSE Q <= 0 ; END IF ;WHEN 2=> IF DIN = D(5) THEN Q <= 3 ; ELSE Q <= 0 ; END IF ;WHEN 3=> IF DIN = D(4) THEN Q <= 4 ; ELSE Q <= 0 ; END IF ;WHEN 4=> IF DIN = D(3) THEN Q <= 5 ; ELSE Q <= 0 ; END IF ;WHEN 5=> IF DIN = D(2) THEN Q <= 6 ; ELSE Q <= 0 ; END IF ;WHEN 6=> IF DIN = D(1) THEN Q <= 7 ; ELSE Q <= 0 ; END IF ;WHEN 7=> IF DIN = D(0) THEN Q <= 8 ; ELSE Q <= 0 ; END IF ;WHEN OTHERS => Q <= 0 ;END CASE ;END IF ;END PROCESS ;PROCESS( Q ) --检测结果判断输出BEGINIF Q = 8 THEN AB <= "1010" ; --序列数检测正确，输出“A” ELSE AB <= "1011" ; --序列数检测错误，输出“B” END IF ;END PROCESS ;END behav ;提示：若对于D <= "11100101 "，电路需记忆：初始状态、1、11、111 、1110 、11100、111001、1110010、11100101 共9种状态。
FPGA实验报告
实验报告课程名称： FPGA技术实验名称：用状态机实现序列检测器的设计姓名：学号:班级：指导教师：实验题目一、实验原理1、实验目的：用状态机实现序列检测器的设计，并对其进行仿真和硬件测试。
2、实验内容：应用有限状态机设计思路，检测输入的串行数据是否是“010000”，本次实验由顶层文件、串行检测、并行数据转串行、数码管显示四个模块组成。
图3.1整体模块方块图3、序列检测器的原理说明：序列检测器可用于检测一组或多组由二进制码组成的脉冲序列信号，当序列检测器连续收到一组串行二进制码后，如果这组码与检测器中预先设置的码相同，则输出A，否则输出b。
由于这种检测的关键在于正确码的收到必须是连续的，这就要求检测器必须记住前一次的正确码及正确序列，直到在连续的检测中所收到的每一位码都与预置数的对应码相同。
在检测过程中，任何一位不相等都将回到初始状态重新开始检测。
例3-1描述的电路完成对特定的序列数"100101"的检测的部分HDL代码。
当这一串序列数高位在前（左移）串行进入检测器后，若此数与预置的密码数相同，则输出“A”，否则仍然输出“b”。
4、系统共包括4个模块：4.1、并行数据转串行数据模块（xulie.v）1）、输入端口：clk-----系统时钟，由按键K2通过消抖模块后提供。
din6-----6bits输入数据，需在时钟控制下，串行输出。
reset----系统复位信号，当reset=1’b1时，系统输出复位，否则系统正常工作。
2）、输出端口：din----------1bit输出信号3）、操作要求及功能描述：1、异步复位，在时钟控制下，将并行输入数据din6[5:0]，按照din[5]，din[4]，din[3]，din[2]，din[1]，din[0]的顺序输出至串行检测模块的输入端口din。
2、根据设计要求，先画出并行数据转串行数据模块的状态转移图，在此基础上写出HDL代码。
3、比较实验指导书提供并行数据转串行数据模块（xulie.v）的参考代码，总结有限状态机的HDL4.2、串行检测模块（schk.v）1）、输入信号：DIN-----1bit的串行输入数据CLK-----同步输入时钟CLR ------异步清零信号，当CLR=1，系统输出置0，否则，系统正常工作2）、输出信号：AB--------4bits数据，如果系统检测到6’b100101的串行输入，AB=4’b1010，否则，AB=4’b1011。
实验六 用状态机实现序列检测器的设计
实验六用状态机实现序列检测器的设计
一、实验目的
1、熟悉状态机的作用及设计方法；
2、学习用状态机实现序列检测器的设计，并对其进行仿真和硬件测试。
二、实验原理
序列检测器可用于检测一组或多组由二进制码组成的脉冲序列信号，当序列检测器连续收到一组串行二进制码后，如果与检测器预先设置的码相同，则输出为1，否则输出为0。
三、实验内容与步骤：
1、状态转换图
2、设计一个序列检测器，对1110010进行检测，编写实验程序。
3、对程序进行仿真测试并给出仿真波形。
4、仿真通过后进行引脚锁定，再进行一次全编译，并下载到实验箱上进行验证。
四、实验结果与总结：
根据以上的实验内容写出实验报告，包括实验目的、实验原理、实验内容和步骤。
给出实验程序和仿真波形图，并总结状态机的设计方法。
1。
状态机序列检测器111
WHEN S0=> IF DIN='1' THEN NST<=S1; ELSE NST<=S0;END IF;
WHEN S1=> IF DIN='1' THEN NST<=S2; ELSE NST<=S0;END IF;
WHEN S2=> IF DIN='1' THEN NST<=S3; ELSE =S0;END IF;
END SCHK;
ARCHITECTURE behav of SCHK IS
TYPE states IS (s0,s1,s2,s3,s4,s5,s6,s7,s8,s9,s10,s11,s12,s13,s14,S15);
SIGNAL ST,NST:states:=s0;
BEGIN
COM: PROCESS(ST,DIN) BEGIN
END PROCESS REG;
SOUT<='1' WHEN ST=S15 ELSE '0';
END behav;
3、File-New-design files-block diagram/schematic file-insert-symbol，
按照模块图添加各个逻辑门，并连接相应引脚，creat symbol files for current file。
实验总结：
这次试验，在老师的演示和帮助下，我从零到了解的block diagram/schematic file文件的建立，与symbol模块的生成；在序列发生器的建立过程中，又系统的学习了M序列发生器原理；此次试验也是对TYPE类型定义的实际应用。
洛阳理工学院实验报告
序列检测器的设计 实验报告
EDA实验报告书设计原理图及源程序LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY AA ISPORT ( CLK ,DIN,RST : IN STD_LOGIC;SOUT : OUT STD_LOGIC;END AA;ARCHITECTURE behav OF AA ISTYPE states IS (s0, s1, s2, s3,s4,s5,s6,s7,s8);SIGNAL ST,NST : states :=s0 ;BEGINCOM : PROCESS(ST,DIN) BEGINCASE ST ISWHEN s0 => IF DIN = '1' THEN NST <= s1;ELSE NST<=s0; END IF; WHEN s1 => IF DIN = '0' THEN NST <= s2;ELSE NST<=s0; END IF; WHEN s2 => IF DIN = '1' THEN NST <= s3;ELSE NST<=s0; END IF; WHEN s3 => IF DIN = '0' THEN NST <= s4;ELSE NST<=s0; END IF; WHEN s4 => IF DIN = '1' THEN NST <= s5;ELSE NST<=s0; END IF; WHEN s5 => IF DIN = '1' THEN NST <= s6;ELSE NST<=s0; END IF; WHEN s6 => IF DIN = '1' THEN NST <= s7;ELSE NST<=s0; END IF; WHEN s7 => IF DIN = '0' THEN NST <= s8;ELSE NST<=s0; END IF; WHEN s8 => IF DIN = '0' THEN NST <= s2;ELSE NST<=s0; END IF; WHEN OTHERS => NST <= st0;END CASE ;END PROCESS;REG: PROCESS (CLK,RST)BEGINIF RST='1' THEN ST<=s0;ELSIF ( CLK'EVENT AND CLK='1') THEN ST<=NST;END IF;END PROCESS REG;SOUT<='1'WHEN ST=s8 ELSE '0' ;END behav;仿真波形图实验结果LIBRARY ieee;USE ieee.std_logic_1164.all;ENTITY SM1 ISPORT (clock : IN STD_LOGIC;reset : IN STD_LOGIC := '0';input1 : IN STD_LOGIC := '0';input2 : IN STD_LOGIC := '0';output1 : OUT STD_LOGIC);END SM1;ARCHITECTURE BEHAVIOR OF SM1 ISTYPE type_fstate IS (st1,st2,st3,st4,st5,st6,st7,st8,st0);。
FPGA用状态机实现序列检测器的设计说明书
******大学实验报告课程名称：基于FPGA的现代数字系统设计实验名称：用状态机实现序列检测器的设计姓名：******学号: **********班级：电子******指导教师：*************信息工程学院一、实验原理1、实验内容：应用有限状态机设计思路，检测输入的串行数据是否是”01111000”。
拟用SW3---SW0，J4接口的E8,F8,C7,D7作为系统输入（系统由此需要设计一个8bits并行数据转串行的模块）一个7段数码显示译码器作为检测结果的输出显示，如果串行序列为”11100101”，显示a，否则显示b（系统需要设计一个7段数码显示译码器模块）为了显示可控，清晰，拟用V16,D18实现时钟，复位信号的输入。
本实验由顶层文件、串行检测、并行数据转串行、数码管显示四个模块组成2、要求：系统主要包括3个模块：1）并行数据转串行数据模块（xulie.v）2）串行检测模块（schk.v）3）数码管显示模块（decled7s .v）于需要用按键V16作为时钟输入，按键D18作为系统复位输入，所以需调用实验二中应用的消抖模块，对两个按键输入信号进行消抖。
•并行数据转串行数据模块（xulie.v），串行检测模块（schk.v）均采用有限状态机的描述方式。
•并行数据转串行数据模块（xulie.v）功能描述：可以异步复位，可以在时钟控制下，将并行输入数据din[7:0]，按照din[7]，din[6]，din[5]，din[4]，din[3]，din[2]，din[1]，din[0]的顺序输出至串行检测模块的输入端口din。
•根据设计要求，先画出并行数据转串行数据模块的状态转移图，并写出HDL代码。
•比较实验指导书提供并行数据转串行数据模块的参考代码，总结有限状态机的HDL设计方法。
•串行检测模块（schk.v）输入信号：DIN-----1bit的串行输入数据CLK-----同步输入时钟CLR ------异步清零信号，当CLR=1，系统输出置0，否则，系统正常工作输出信号：AB--------4bits数据，如果系统检测到“01111000”这8bit的输入，AB=4’b1010，否则，AB=4’b1011.•串行检测模块（schk.v）•画出串行检测模块（schk.v）的状态转移图，并自行设计HDL源代码。
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实验六用状态机实现序列检测器的设计
1、实验目的
用状态机实现序列检测器的设计，并对其进行仿真和硬件测试。
2、实验原理
序列检测器可用于检测一组或多组由二进制码组成的脉冲序列信号，当序列检测器连续收到一组串行二进制码后，如果这组码与检测器中预先设置的码相同，则输出1，否则输出0。
由于这种检测的关键在于正确码的收到必须是连续的，这就要求检测器必须记住前一次的正确码及正确序列，直到在连续的检测中所收到的每一位码都与预置数的对应码相同。
在检测过程中，任何一位不相等都将回到初始状态重新开始检测。
例实验六描述的电路完成对序列数"11100101"的。
当这一串序列数高位在前（左移）串行进入检测器后，若此数与预置的密码数相同，则输出“A”，否则仍然输出“B”。
【例实验六】
LIBRARY IEEE ;
USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
ENTITY SCHK IS
PORT(DIN,CLK,CLR : IN STD_LOGIC ; --串行输入数据位/工作时钟/复位信号 AB : OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0)); --检测结果输出
END SCHK;
ARCHITECTURE behav OF SCHK IS
SIGNAL Q : INTEGER RANGE 0 TO 8 ;
SIGNAL D : STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0); --8位待检测预置数
BEGIN
D <="11100101"; --8位待检测预置数
PROCESS( CLK, CLR )
BEGIN
IF CLR = '1' THEN Q <= 0 ;
ELSIF CLK'EVENT AND CLK='1' THEN --时钟到来时，判断并处理当前输入的位
CASE Q IS
WHEN 0=> IF DIN = D(7) THEN Q <= 1 ; ELSE Q <= 0 ; END IF ;
WHEN 1=> IF DIN = D(6) THEN Q <= 2 ; ELSE Q <= 0 ; END IF ;
WHEN 2=> IF DIN = D(5) THEN Q <= 3 ; ELSE Q <= 0 ; END IF ;
WHEN 3=> IF DIN = D(4) THEN Q <= 4 ; ELSE Q <= 0 ; END IF ;
WHEN 4=> IF DIN = D(3) THEN Q <= 5 ; ELSE Q <= 0 ; END IF ;
WHEN 5=> IF DIN = D(2) THEN Q <= 6 ; ELSE Q <= 0 ; END IF ;
WHEN 6=> IF DIN = D(1) THEN Q <= 7 ; ELSE Q <= 0 ; END IF ;
WHEN 7=> IF DIN = D(0) THEN Q <= 8 ; ELSE Q <= 0 ; END IF ;
WHEN OTHERS => Q <= 0 ;
END CASE ;
END IF ;
END PROCESS ;
PROCESS( Q ) --检测结果判断输出
BEGIN
IF Q = 8 THEN AB <= "1010" ; --序列数检测正确，输出“A”
ELSE AB <= "1011" ; --序列数检测错误，输出“B”
END IF ;
END PROCESS ;
END behav ;
提示：若对于D <= "11100101 "，电路需记忆：初始状态、1、11、111 、1110 、11100、111001、1110010、11100101 共9种状态。
3、实验内容
1：说明例实验六的代码表达的是什么类型的状态机，它的优点是什么？详述其功能和对序列数检测的逻辑过程；
2、利用QuartusII对例实验六进行文本编辑输入、仿真测试并给出仿真波形，了解控制信号的时序。
最后进行引脚锁定并完成硬件测试实验。
3、根据例实验六写出由两个主控进程构成的相同功能的符号化moore型有限状态机，画出状态图。
建议用键7（PIO11）控制复位信号CLR；键6（PIO9）控制状态机工作时钟CLK；待检测串行序列数输入DIN接PIO10（左移，最高位在前）；指示输出AB接PIO39～PIO36（显示于数码管6）。
下载后，1、按实验板“系统复位”键；2、用键2和键1输入2位十六进制待测序列数"11100101 "；3、按键7复位（平时数码6指示显“B”）；4、按键6(CLK) 8次，这时若串行输入的8位二进制序列码（显示于数码2/1和发光管D8～D0）与预置码"11100101 "相同，则数码6应从原来的B变成A ，表示序列检测正确，否则仍为B。
器件CycloneII系列EP2C5T144C8
实验箱为模式8
4、实验报告
根据以上的实验内容3写入实验报告。