哈工大Verilog课程设计-状态机
verilog 状态机 最佳写法
verilog 状态机最佳写法Verilog编程语言广泛应用于数字电路设计中，特别是在嵌入式系统和硬件描述语言中。
状态机是一种常用的设计模式，可以帮助我们描述复杂的行为和控制逻辑。
本文将介绍如何使用Verilog编写状态机，并提供一些最佳实践。
第一部分：Verilog简介Verilog是一种硬件描述语言，最初由美国自动化控制协会（ACM）开发。
它是一种用于描述、仿真和生成数字电路的高级编程语言。
Verilog提供了描述硬件的能力，使我们能够在逻辑级别上描述电路的行为。
第二部分：状态机简介状态机是一种抽象的数学模型，用于描述系统或程序的行为。
它由一组状态、输入和输出组成，并在不同状态之间进行转换。
状态机可以用于描述任何连续或离散的系统，包括硬件和软件。
第三部分：状态机的设计方法在Verilog中，我们可以使用参数化模块和状态寄存器来描述状态机。
参数化模块可以接受输入和输出，根据当前状态和输入转换到下一个状态，并产生相应的输出。
下面是一个简单的例子：```module fsm #(parameter N=3) (input logic clk, reset, input logic [N-1:0] input, output [N-1:0] output);typedef enum logic [1:0] {S0, S1, S2} state_t;state_t state, next_state;always_ff @(posedge clk or posedge reset) begin if (reset) beginstate <= S0;end else beginstate <= next_state;endendalways_comb begincase (state)S0: begin// State S0 behavioroutput = input;next_state = S1;endS1: begin// State S1 behavioroutput = ~input;next_state = S2;endS2: begin// State S2 behavioroutput = 2'b11;next_state = S0;enddefault: begin// Default behavioroutput = 2'b00;next_state = S0;endendcaseendendmodule```在这个例子中，我们定义了一个状态机模块，它有一个时钟信号、一个复位信号、一个输入信号和一个输出信号。
基于verilog的交通灯设计(状态机)
实验课题:基于verilog的交通灯设计(状态机)一、Verilog程序（主程序+激励）1）主程序/*顶层模块*/module traffic_light(clk,rst,out);input clk,rst;output [5:0]out;wire [4:0] x;delay D(.clk(clk),.rst(rst),.cnt(x));state S(.in(x),.rst(rst),.clk(clk),.out(out));endmodule/*延时模块*/module delay(clk,rst,cnt);input clk,rst;output[4:0]cnt;reg[4:0]cnt;always@(posedge clk)beginif(!rst)cnt<=0;else if(cnt<29)cnt<=cnt+1;else cnt<=0;endendmodule/*状态机模块*/module state(clk,in,rst,out);input clk,rst;input[4:0]in;output [5:0]out;reg [5:0]out;reg[3:0]state;parameter r1_g2or1_2_y=6'b100010,r1_y2og1_r2=6'b001100,g1_r2oy1_r2=6'b010100, y1_r2or1_g2=6'b100001,A='b0001,B='b0010,C='b0100,D='b1000;always@(posedge clk)beginif(!rst)beginstate<=A;out<= y1_r2or1_g2;endelsebegincase(state)A: beginif(in<25)state<=A;elsebeginstate<=B;out<=r1_g2or1_2_y;endendB: beginif(in>24)state<=B;elsebeginstate<=C;out<=r1_y2og1_r2;endendC: beginif(in<25)state<=C;elsebeginstate<=D;out<=g1_r2oy1_r2;endendD: beginif(in>24)state<=D;elsebeginstate<=A;out<=y1_r2or1_g2;endendendcaseendendendmodule2）激励module test;reg clk,rst;wire [5:0]out;traffic_light test(clk,rst,out);initialbeginclk='b1;forever #5 clk=~clk;endinitialbeginrst='b0;#10 rst='b1;#500 rst='b0;#10 rst='b1;endendmodule二、实验波形图截图三、波形分析输出out[5:0]分别对应：out[5]：主干道红灯out[4]：主干道黄灯out[3]：主干道绿灯out[2]：支干道红灯out[1]：支干道黄灯out[0]：支干道绿灯初始状态为：主干道红灯亮，支干道绿灯亮。
Verilog 有限状态机设计(课堂PPT)
begin
case( state )
state0:
out = 3'b001;
state1:
out = 3'b010;
state2:
out = 3'b100;
state3:
out = 3'b111;
default:
out = 3'b001;
endcase
end
endmodule
11
8.2 有限状态机的Verilog描述
begin if(clr) qout<=0;
//异步复位
else case(qout)
3'b000: qout<=3'b001;
3'b001: qout<=3'b010;
3'b010: qout<=3'b011;
3'b011: qout<=3'b100;
3'b100: qout<=3'b000;
default: qout<=3'b000; /*default语句*/
state2 = 2’b11, state3 = 2’b10; // 格雷码
always @( posedge clk or posedge clr ) begin
if( clr ) state <= state0; // 定义初态 state <= next_state; end
8
always @( state or start or step2 or step3 ) // 状态转换
EDA技术与应用
第八章 有限状态机设计
1
verilog---为什么要设计有限状态机
为什么要设计有限状态机？ 为什么要设计有限状态机？
10ns
clock t S1 S2 S3 t S4 t Sn t 开 关 t t
为什么要设计有限状态机？ 为什么要设计有限状态机？
如果我们能设计这样一个电路： 如果我们能设计这样一个电路： 1）能记住自己目前所处的状态 ； 2）状态的变化只可能在同一个时钟的跳变沿 时刻发生，而不可能发生在任意时刻； 时刻发生，而不可能发生在任意时刻； 3）在时钟跳变沿时刻，如输入条件满足，则 在时钟跳变沿时刻，如输入条件满足， 进入下一状态，并记住自己目前所处的状态， 进入下一状态，并记住自己目前所处的状态， 否则仍保留原来的状态； 否则仍保留原来的状态； 4）在进入不同的状态时刻，对系统的开关阵 在进入不同的状态时刻， 列做开启或关闭的操作。 列做开启或关闭的操作。
如果能严格以时钟跳变沿为前提，按排 如果能严格以时钟跳变沿为前提， 好时序， 好时序，来操作逻辑系统中每一个开关 Si，则系统中数据的流动和处理会按同 Si，则系统中数据的流动和处理会按同 一时钟节拍有序地进行 节拍有序地进行， 一时钟节拍有序地进行，避免了冒险和 竞争现象， 竞争现象，时延问题就能有效地加以解 决。 利用有限状态机就能产生复杂的以时钟 跳变沿为前提的同步时序逻辑， 跳变沿为前提的同步时序逻辑，并提供 操作逻辑系统的开关阵列所需要的复杂 具有信号无锁和先后次序等要求的）。 控制时序（具有信号无锁和先后次序等要求的）。
成的网络。常用的有：计数器、复杂的数据流动控制 成的网络。常用的有：计数器、 逻辑、运算控制逻辑、指令分析和操作控制逻辑。 逻辑、运算控制逻辑、指令分析和操作控制逻辑。同 步时序逻辑的设计是设计复杂的数字逻辑系统的核心。 步时序逻辑的设计是设计复杂的数字逻辑系统的核心。
Verilog HDL入门基础之时序状态机的设计
时序状态机的设计入门与提高计算机及具有存储器或按照所存储信息执行一系列操作的其他数字系统统称为“时序状态机”，其电路可以通过时序逻辑进行建模。
时序状态机的性能与组合逻辑不同，因为时序状态机的输出不仅仅取决于当前的输入值，而且取决于历史的输入值。
时序状态机被广泛应用于需要指定顺序操作的应用中。
所有的时序状态机都具有如图的通用反馈结构，在这种结构中时序状态机的下一状态是由当前状态和当前输入一起形成的：时序状态机可以按是否受一个公共的时钟控制（钟控）分为同步状态机和异步状态机；根据状态数目是否有限分为有限状态机和无限状态机。
此处只讨论有限状态机。
有限状态机的（FSM）分类有限状态机有米利（Mealy）机和摩尔（Moore）机：米利（Mealy）机：米利（Mealy）机的下一状态和输出都取决于当前状态和当前输入。
摩尔（Moore）机：摩尔（Moore）机的下一状态取决于当前状态和当前输入，而输出仅仅取决于当前状态。
有限状态机常用的描述、开发方法有限状态机可以借助时序图、状态表、状态图以及ASM图进行系统的描述与设计。
•时序图可以用于说明系统中及系统与周围环境的接口中信号的有效输入与状态转移之间的关系。
•状态表与状态转移表以表格的形式表示在当前状态和输入的各种组合下状态机的下一状态和输出•状态转移图（STG）是一种有向图，图中带有标记的节点或顶点与时序状态机的状态一一对应。
当系统处于弧线起点的状态时，用有向边或弧线表示在输入信号的作用下可能发生的状态转移。
米利机STG的顶点用状态进行标记，状态转移图的有向边有下面两种标记方法：（1）用能够导致状态向指定的下一状态转移的输入信号来标记（2）在当前状态下，用输入信号的输出来进行标记摩尔机的状态转移图与米利机相类似，但它的输出是由各状态的顶点来表示的，而不是在弧线上表示•算法状态机（ASM）图是时序状态机功能的一种抽象，是模拟其行为特性的关键工具。
它类似于软件流程图，但显示的是计算流程图（如寄存器操作）的时间顺序，以及在状态机输入影响下发生的时序步骤。
verilog 三段式状态机
Verilog状态机设计‐‐‐‐‐‐‐‐‐三段式状态机练习：设计一个串行数据检测器。
要求是：连续4个或4个以上的1时输出为1，其他输入情况下为0。
编写测试模块并给出仿真波形。
目的：学会状态机设计方法模块源码`timescale 1ps/1psmodule FSM (input iCLK,input iRST_N,input iA,output oMATCH);parameter S0 = 3'b000,S1 = 3'b001,S2 = 3'b010,S3 = 3'b011,S4 = 3'b100;reg [2:0] state, next_state;reg match, next_match;wire is_match_out;assign oMATCH = match;// sequential circuitalways@(posedge iCLK, negedge iRST_N) beginif (!iRST_N) beginstate <= S0;match <= 1'b0;endelse beginstate <= next_state;match <= next_match;endend// combinational circuit for state logicalways@(*) begin //*号不能改为posedge iCLK, negedge iRST_N next_state = S0;case (state)S0 : next_state = (iA==1) ? S1 : S0;S1 : next_state = (iA==1) ? S2 : S0;S2 : next_state = (iA==1) ? S3 : S0;S3 : next_state = (iA==1) ? S4 : S0;S4 : next_state = (iA==1) ? S4 : S0;endcaseend// combinational circuit for output logicassign is_match_out = (next_state == S4) ? 1 : 0;//注意点：如何next_state用state则输出会比现在延时1个周期。
哈工大电大数字电子技术基础大作业
哈工大电大数字电子技术基础大作业
H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y
数字电子技术基础大作业
课程名称：数字电子技术基础
设计题目：血型与状态机
院系：
班级：
设计者：
学号：
哈尔滨工业大学
血型逻辑电路设计
一实验目的
1.掌握采用可编程逻辑器件实现数字电路与系统
的方法。
2.掌握采用Xilinx_ISE软件开发可编程逻辑器件
的过程。
3.学会设计血型能否输血的数字电路。
4.掌握Verilog HDL描述数字逻辑电路与系统的方
法。
二设计要求
1.采用BASYS2开发板开关，LED，数码管等制作验
证能否输血的电路。
2.采用Xilinx_ISE软件进行编程、仿真与下载设
计到BASYS2开发板。
三电路图
1.电路模块图（简化）
应用：
2.内部电路组成（简化）。
第8章 Verilog有限状态机设计
endcase
end
endmodule
module fsm52(clk,clr,z);
input clk,clr; output reg z; output reg[4:0] state;
Parameter s0=5'b00001,s1=5'b00010,s2=5'b00100,
s3=5'b01000,s4=5'b10000;
3'b011: qout<=3'b100;
3'b100: qout<=3'b000;
default: qout<=3'b000;
/*default语句*/
endcase
end
always @(qout)
/*此过程产生输出逻辑*/
begin case(qout)
3'b100: z=1'b1;
default:z=1'b0;
摩尔型（Moore）状态机 米里型（Mealy）状态机
摩尔型状态机与米里型状态机
1、状态机的概念 摩尔型moore状态机：输出只与当前状态有关，需
等待时钟的到来； 米里型mealy状态机：输出与当前状态和输入有关，
不依赖时钟信号的同步； 2、moore状态机的实现：用case(检查当前状态)
【例8.1】两个always过程 【例8.2】单过程P196，输出信号z比
【例8.1】 的延后了一个时钟周期的时间
用状态机设计计数器
【例8.1】两个always过程
【例8.2】单过程
用状态机设计模5计数器？
module fsm(clk,clr,z,qout);
Verilog三段式状态机
Verilog三段式状态机(FSM)网上收集整理……时序电路的状态是一个状态变量集合，这些状态变量在任意时刻的值都包含了为确定电路的未来行为而必需考虑的所有历史信息。
状态机采用VerilogHDL语言编码，建议分为三个always段完成。
这是为什么呢？设计FSM的方法和技巧多种多样，但是总结起来有两大类：第一种，将状态转移和状态的操作和判断等写到一个模块（process、block）中。
另一种是将状态转移单独写成一个模块，将状态的操作和判断等写到另一个模块中（在Verilog代码中，相当于使用两个“always”block）。
其中较好的方式是后者。
其原因如下。
首先FSM和其他设计一样，最好使用同步时序方式设计，好处不再累述。
而状态机实现后，状态转移是用寄存器实现的，是同步时序部分。
辑判断实现的，之所以第二种比第一种编码方式合理，就在于第二种编码将同步时序和组合逻辑分别放到不同的程序块（process，block）中实现。
这样做的好处不仅仅是便于阅读、理解、维护，更重要的是利于综合器优化代码，利于用户添加合适的时序约束条件，利于布局布线器实现设计。
三段式建模描述FSM的状态机输出时，只需指定case敏感表为次态寄存器，然后直接在每个次态的case分支中描述该状态的输出即可，不用考虑状态转移条件。
三段式描述方法虽然代码结构复杂了一些，但是换来的优势是使FSM做到了同步寄存器输出，消除了组合逻辑输出的不稳定与毛刺的隐患，而且更利于时序路径分组，一般来说在FPGA/CPLD等可编程逻辑器件上的综合与布局布线效果更佳。
示例如下：//第一个进程，同步时序always模块，格式化描述次态寄存器迁移到现态寄存器always @ (posedge clk or negedge rst_n) //异步复位if(!rst_n)current_state <= IDLE;elsecurrent_state <= next_state;//注意，使用的是非阻塞赋值//第二个进程，组合逻辑always模块，描述状态转移条件判断always @ (current_state) //电平触发beginnext_state = x; //要初始化，使得系统复位后能进入正确的状态S1: if(...)next_state = S2; //阻塞赋值...endcaseend//第三个进程，同步时序always模块，格式化描述次态寄存器输出always @ (posedge clk or negedge rst_n)...//初始化case(next_state)S1:out1 <= 1'b1; //注意是非阻塞逻辑S2:out2 <= 1'b1;default:... //default的作用是免除综合工具综合出锁存器。
第8章 Verilog有限状态机设计
always @(posedge clk or posedge clr)
//此过程定义状态转换
beginif(clr) qout<=0;
//异步复位
else case(qout)
3'b000: qout<=3'b001;
3'b001: qout<=3'b010;
3'b010: qout<=3'b011;
第8章 Verilog有限状态机设计
8.1 有限状态机(FSM)
有限状态机(Finite State Machine,FSM) 1、适于设计数字系统的控制模块，适于用
FPGA实现； 2、认为是组合逻辑和寄存器逻辑的特殊组 合，寄存器用于存储状态，组合逻辑用于状态 译码和产生输出信号；
8.1 有限状态机
位热码方式*/
/*状态编码，采用一
always @(posedge clk or posedge clr)
//此过程定义状态转换
begin
if(clr) state<=s0;
//异步复位
else case(state)
s0: state<=s1;
s1: state<=s2;
s2: state<=s3;
s3: state<=s4;
s4: state<=s0;
default: state<=s0; /*default语句*/
endcase
end
always @(state)
/*此过程产生输出逻辑*/
begin case(state)s4:z=1'b1;
Verilog课件 状态机
青岛科技大学
2013-8-2
（21）
宋廷强 songtq@
W W W . Q U S T . E D U . C N
always @(posedge clock) if (!Reset) begin state <= Idle; K2<=0; K1<=0; end else case (state) Idle: if (A) begin state <= Start; K1<=0; end else state <= Idle;
（!Reset |!A ）/ K2=0 K1=1
Clear
A/K2=1
图2.4.4
青岛科技大学 2013-8-2 （12）
状态转移图
宋廷强 songtq@
W W W . Q U S T . E D U . C N
有限状态机的Verilog描述
定义模块名和输入输出端口；
定义输入、输出变量或寄存器；
青岛科技大学
2013-8-2
（15）
宋廷强 songtq@
W W W . Q U S T . E D U . C N
Stop: begin //符合条件进入新状态，否则留在原状态 if (A) begin state <= Clear; K2<= 1; end else state <= Stop; end Clear: begin if (!A) begin state <= Idle; K2<=0; K1<=1; end else state <= Clear; end endcase endmodule
青岛科技大学
2013-8-2
（3）
verilog硬件描述语言(8)有限状态机
其中、X码流的产生，我们采用了移位寄存器 的方式，以方便更改测试数据。仿真结果如下 图所示：
从波形中，我们可以看到程序代码正确地完成 了所要设计的逻辑功能。另外，sequence.v的 编写，采用了可综合的Verilog HDL 风格，它 可以通过综合器的综合最终实现到FPGA中。
.状态机的置位与复位
使用verilog语言进行状态机设计时， 需要注意的问题
• 建议采用case语句来建立状态机模型。 • 在有缺省状态的时候，要写上case语句的最后 一个分支：default。 • 在default分支中，应将状态变量的状态设为 什么？ • 为状态机设计异步或同步复位端。。
• 使用always块时要注意的问题：
下面我们通过一个例子来了解如何描述一个状 态机
• 下面的状态转移图表示了一个四状态的 有限状态机，它的同步时钟是Clock,输 入信号是 A 和 Reset,输出信号是 F 和 G。 • 状态的转移只能在同步时钟（Clock）的 上升沿时发生，往哪个状态的转移则取 决于目前所在的状态和输入的信号 （Reset 和 A）。
• else • case (state) • Idle: if (A) state <= Start; • Start: if (!A) state <= Stop; • Stop: if (A) state <= Clear; • Clear: if (!A) state <= Idle; • // default: state <= 2 ’bxx; • endcase
always @(posedge clk or negedge rst) if(!rst) begin state<=IDLE; end else casex( state) IDLE: if(x==1) begin state<=A; end
verilog标准三段式状态机写法
verilog标准三段式状态机写法标准三段式状态机是一种常用的硬件描述语言，用于设计和实现数字电路中的状态机。
它将状态机分为三个部分：状态寄存器、状态转移逻辑和输出逻辑。
以下是关于verilog标准三段式状态机的相关参考内容。
1. 状态寄存器：状态寄存器用于存储状态机的当前状态。
通常使用一个二进制寄存器或者一个集合的寄存器位来表示不同的状态。
Verilog中可以使用reg类型定义一个寄存器，然后使用case语句来描述状态的变化。
例如：```verilogreg [2:0] state; // 定义一个3位的状态寄存器always @(posedge clk) begincase (state)3'b000: state <= 3'b001; // 状态0转变为状态13'b001: state <= 3'b010; // 状态1转变为状态23'b010: state <= 3'b011; // 状态2转变为状态33'b011: state <= 3'b000; // 状态3转变为状态0endcaseend```2. 状态转移逻辑：状态转移逻辑决定了状态机在不同的输入条件下如何切换状态。
通常使用组合逻辑电路（如门电路和表决电路）来实现状态转移逻辑。
Verilog中可以使用always @(state)来监听状态寄存器的变化，并使用if-else语句来描述状态的切换。
```verilogalways @(state) beginif (state == 3'b000)next_state = 3'b001;else if (state == 3'b001)next_state = 3'b010;else if (state == 3'b010)next_state = 3'b011;else if (state == 3'b011)next_state = 3'b000;end```3. 输出逻辑：输出逻辑用于根据当前状态产生相应的输出。
verilog状态机的分类及编写方式
verilog状态机的分类及编写⽅式本节主要谈⼀谈Verilog的状态机实现模板，并浅析⽐较。
1 ⼀段式状态机 (单always块结构)：1. always @(posedge clk or posedge rst) begin2. if(rst)3. FSM <= S04. else begin5. case(FSM)6. S0：begin7. Out_0; //输出8. if(condition1) FSM<= S1;//状态转移9. else if (condition2) FSM<= S2;//状态转移10. end11. S1：begin12. Out_1; //输出13. if(condition3) FSM<= S3;//状态转移14. else if (condition4) FSM <=S4;15. end16. default: begin17. Out_0; //输出18. if(condition0) FSM<= S0;//状态转移19. end20. endcase21. end22. end单always块把组合逻辑和时序逻辑放在⼀个时序always块描述。
输出时为寄存器输出，所以⽆⽑刺。
但是这种⽅式会产⽣多余的触发器（因为把组合逻辑也放在时序逻辑中实现），⽽且代码难以修改调试。
对于那些简单的状态机，⼀段式⽅便理解。
但是对于复杂状态机，代码难于更改，条件复杂带来电路开销⼤，⼯作性能（电路最⾼频率）亦受限，因此实际中这种结构很少使⽤。
2 两段式状态机 (双always块结构)：1. //时序逻辑，这段⼀般是不变的，描述从现态转移到次态2. always @ (posedge clk or posedge rst ) begin3. if(rst)4. current_state <= S0;5. else6. current_state<=next_state;7. end8. //组合逻辑，包括转移条件以及输出9. always @ (current_state) begin10. case(current_state)11. S0：begin12. Out_0; //输出13. if(condition1) next_state <= S1;//状态转移14. else if (condition2) next_state <= S2;//状态转移15. else next_state <= S0;16. end17. S1：begin18. Out_1; //输出19. if(condition3) next_state <= S3;//状态转移20. else if (condition4) next_state <=S4;21. end22. default: begin23. Out_0; //输出24. if(condition0) next_state <= S0;//状态转移25. end26. endcase27. end⼆段式中，⼀个always块采⽤同步时序描述状态转移；另⼀个采⽤组合逻辑判断转移条件，以及描述输出。
verilog 状态机写法
verilog 状态机写法Verilog是一种硬件描述语言，常用于设计和开发数字电路和系统。
在Verilog中，状态机是一种常用的建模方法，用于描述系统的状态和状态转移。
Verilog的状态机可以使用不同的写法来实现，通常有两种主要的方法：行为级描述和结构级描述。
行为级描述是一种以状态转移的逻辑和状态转移的条件为基础的写法。
在行为级描述中，我们需要定义状态变量和状态转移条件，然后使用if-else语句来实现状态转移逻辑。
以下是一个简单的例子，使用行为级描述写法实现一个简单的二进制计数器状态机：```verilogmodule binary_counter(input clk,input reset,output reg [3:0] count);reg [3:0] next_count;always @(posedge clk or posedge reset) beginif (reset) begincount <= 4'b0000;end else begincase (count)4'b0000: next_count = 4'b0001;4'b0001: next_count = 4'b0010;4'b0010: next_count = 4'b0011;4'b0011: next_count = 4'b0100;4'b0100: next_count = 4'b0101;4'b0101: next_count = 4'b0110;4'b0110: next_count = 4'b0111;4'b0111: next_count = 4'b1000;4'b1000: next_count = 4'b1001;4'b1001: next_count = 4'b0000;default: next_count = 4'b0000;endcasecount <= next_count;endendendmodule```在上面的例子中，我们定义了一个4位的计数器变量`count`，并在always块中定义了状态转移逻辑。
verilog奇偶分频、一段式、两段式、三段式状态机
汇报总结1、偶数分频偶数倍分频相对简单，可以通过计数器对预分频的脉冲沿计数实现，如果要进行N倍（N为整数）偶数分频，可由预分频的时钟触发计数器计数，当计数器从0计数到N/2—1时，输出时钟进行翻转，并给计数器一个复位信号，使得下一个时钟从零开始计数，以此循环下去。
分频的主体程序如下：`define div_en 8module freq_div_even(clk_in,reset,clk_out);input clk_in;input reset;output clk_out;reg clk_out;reg[2:0] count;initialbegincount=0;clk_out=0;endalways@(posedge clk_in)beginif(!reset)begincount<=0;clk_out<=0;endelseif(count==(`div_en/2-1))beginclk_out<=~clk_out;count<=0;endelsebegincount<=count+1;endendendmodule下面定义N为8,对一个脉冲8分频,测试程序如下:`timescale 1ns/1nsmodule testbench;reg reset;reg clk_in;reg[2:0] count;wire clk_out;freq_div_even test(.clk_in(clk_in),.reset(reset),.clk_out(clk_out));initialbeginreset=0;clk_in=0;#5 reset=1;endalways #10 clk_in=~clk_in;endmodule波形图如下:2、奇数分频对于对占空比没有特殊要求的奇数分频，需要对上升沿和下降沿脉冲进行计数，利用下降沿产生的波形移相半个输入脉冲的作用，最后用错位“异或”法实现。
verilog状态机
基于Verilog应用2007-09-18 16:25:19 来源：电子技术应用关键字：可编程逻辑器件Verilog HDL FIFO FSM随着数字时代的到来，数字技术的应用已经渗透到了人类生活的各个方面。
数字系统的发展在很大程度上得益于器件和集成技术的发展，著名的摩尔定律（Moore's Law）的预言也在集成电路的发展过程中被印证了，数字系统的设计理念和设计方法在这过程中发生了深刻的变化。
从电子CAD、电子CAE到电子设计自动化（EDA），随着设计复杂程度的不断增加，设计的自动化程度越来越高。
目前，EDA技术作为电子设计的通用平台，逐渐向支持系统级的设计发展；数字系统的设计也从图形设计方案向硬件描述语言设计方案发展。
可编程器件在数字系统设计领域得到广泛应用，不仅缩短了系统开发周期，而且利用器件的现场可编程特性，可根据应用的要求对器件进行动态配置或编程，简单易行地完成功能的添加和修改。
在现代工业的发展中，实时测控系统得到广泛应用，这就对高速数字信号处理系统提出了更高的要求。
因为要涉及大量的设计，为了提高运算速度，应用了大量DSP器件。
数字采集系统是整个系统的核心部分之一，传统方法是应用MCU或DSP通过软件控制数据采集的模/数转换，这样必将频繁中断系统的运行从而减弱系统的数据运算，数据采集的速度也将受到限制。
因此，DSP+CPLD的方案被认为是数字信号处理系统的最优方案之一，由硬件控制模/数转换和数据存储，从而最大限度地提高系统的信号采集和处理能力。
1 系统总体方案数据采集系统是基于DSP的信号处理系统中的一部分。
框图如图1所示。
该数字信号处理系统用于随机共振理论在弱信号检测中的应用研究中。
整个系统由信号放大、信号滤波、信号采样、高速数字信号处理、与主计算机的高速数据传输接口等部分组成。
其中，信号放大是对输入信号进行调理以满足采样的要求；信号滤波是防止信号产生“混叠现象”；信号采样是完成模拟信号的数字化；高速数字信号处理是在建立随机共振模型的基础上完成各种算法；与主计算机的高速数据传输接口是满足信号检测的实时性，将DSP处理的数据传给计算机以进行进一步的处理。
verilog FPGA 状态机描述
3-4
rdy
rdy
decision: begin {oe,we} = 2’b00; if ( r_w) next_state = read ; else next_state = write ; end read: begin {oe,we} = 2’b10;
module state_machine (clock, reset, rdy, r_w, oe, we); input clock, reset; input rdy, r_w; output oe,we; reg oe,we; reg [3,0] present_state, next_state; parameter idle =4’b0001, decision=4’b0010; read=4’b0100, write=4’1000; // sequential state transition always @ (posedge clock or negedge reset ) if ( !reset ) present_state <= idle ; else present_state <= next_state ;
if ( rdy) next_state = idle ; else next_state = read; end write: begin write_output; if ( rdy) next_state = idle ; else next_state = write ; end default: begin idle_output; //combinational block next_state = 4’bx ; always @(reset or present_state or rdy or r_w) end begin endcase case(present_state) end //end always begin idle: begin idle_output; //output tasks if ( rdy) task idle_output; next_state = decision ; {oe,we} = 2’b00; else endtask next_state = idle ; task decision_output; end decision: begin {oe,we} = 2’b00; endtask decision_output; task read_output; if ( r_w) {oe,we} = 2’b10; next_state = read ; endtask else next_state = write ; task write_output; end {oe,we} = 2’b01; endtask endmodule;
哈工大Verilog课程设计-状态机
哈工大V e r i l o g课程设计-状态机-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN可编程逻辑器件大作业（二）2012年12月一、题目利用Verilog HDL设计一个电路，对输入的一串二进制数，用于检测序列中连续3个或者3个以上的1，状态转换图如图所示。
要求：1、编写源程序；2、给出仿真电路图、状态转换图和仿真波形图二、程序代码module moore(clk,din,op,reset);input clk,din,reset;output op;reg[1:0] current_state,next_state;reg op;parameter S0=2'b00,S1=2'b01,S2=2'b10,S3=2'b11;always @ (posedge clk)beginif(!reset) current_state = S0;else current_state <= next_state;endalways @ (din or current_state)begincase( current_state )S0: beginop = 0;if(din == 0)next_state = S0;elsenext_state = S1;endS1: beginop = 0;if(din == 0)next_state = S0;elsenext_state = S2;endS2: beginop = 0;if(din == 0)next_state = S0;elsenext_state = S3;endS3: beginop = 1;if(din == 0)next_state = S0;elsenext_state = S3;enddefault:beginnext_state = S0;op = 0;endendcaseendendmodule三、仿真波形图可知仿真波形图与状态转换图的相符四、仿真电路图五、状态转换图六、心得体会通过设计过程对状态机的概念有了更深的理解，认识到了其在现实生活中的重要应用。
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可编程逻辑器件大作业（二）
2012年12月
一、题目
利用Verilog HDL设计一个电路，对输入的一串二进制数，用于检测序列中连续3个或者3个以上的1，状态转换图如图所示。
要求：
1、编写源程序；
2、给出仿真电路图、状态转换图和仿真波形图
二、程序代码
module moore(clk,din,op,reset);
input clk,din,reset;
output op;
reg[1:0] current_state,next_state;
reg op;
parameter S0=2'b00,S1=2'b01,S2=2'b10,S3=2'b11;
always @ (posedge clk)
begin
if(!reset) current_state = S0;
else current_state <= next_state;
end
always @ (din or current_state)
begin
case( current_state )
S0: begin
op = 0;
if(din == 0)
next_state = S0;
else
next_state = S1;
end
S1: begin
op = 0;
if(din == 0)
next_state = S0;
else
next_state = S2;
end
S2: begin
op = 0;
if(din == 0)
next_state = S0;
else
next_state = S3;
end
S3: begin
op = 1;
if(din == 0)
next_state = S0;
else
next_state = S3;
end
default:begin
next_state = S0;
op = 0;
end
endcase
end
endmodule
三、仿真波形图
可知仿真波形图与状态转换图的相符四、仿真电路图
五、状态转换图
六、心得体会
通过设计过程对状态机的概念有了更深的理解，认识到了其在现实生活中的重要应用。
更熟练地掌握了Verilog HDL硬件描述语言，提高了编程能力；对利用quartus软件设计过程有了大致的了解。