跟李凡老师学FPGA之D04：有限状态机设计（20160426课堂笔记）

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        所以说对于两段式的描述，最正确也最精简的方法，就是CS<=NS；。
        把NS赋给它。
        现在国内有些出版物上，我们不能一概而论地持批判态度，但是这一点是肯定的，理论模型就是这么做的，就是得到这个寄存器。
        如果这个时候大家用复位信号、控制信号，它就不是状态机了，它不是状态机的理论模型了。
        1/2多写一个信号都是画蛇添足，就是CS<=NS；即可。
        然后呢，2/2。
        2/2是ON，是一个开节点，开节点我们怎么描述？
        开节点这个时候描述是谁就是谁，正所谓种瓜得瓜种豆得豆。
        因为这个时候，你描述的是什么，就是什么。
        意味着它的输出没有被加工，没有被加工成一个寄存器。       

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        那么我们写完，就描述ST。
        ST，需要两个信号，一个是CS的信号，一个是现场的输入信号。
        这两个信号都会出现在ST的赋值号的右侧，或者是if、case的括弧里面。
        然后，ST的输出是什么？
        是NS。
        你描述的是ST，因为它是一个ON，它不会加工输出的信号。
        这个ST，NS出现在赋值号的左侧的这个时候，EDA不会加工NS，不会为NS生成寄存器。
        也就是说，你描述的是什么就是什么，所以说ST就直接输出了。
        赋值号的左侧，就是这一段电路模型的输出。
       

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        然后我们还需要在这段代码块里面，描述摩尔和米利。
        刚刚我举例子的时候，我忘了描述米利，一段式的时候，摩尔的时候，我只引用了CS，米利的时候一段式大家自己去想。
        同一个代码块里面还有输入信号，ST的部分有输入信号，直接引用。
        现在我们描述摩尔。
        摩尔要什么？
        摩尔只要CS，CS这有，输入的部分有，CS是它的输入的端口嘛。
        直接引用即可。
        我们看摩尔输出什么？
        状态机的输出，种瓜得瓜种豆得豆，未被加工的输出信号。
       

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        这是摩尔。
        如果是米利，这个输入信号正好也有，这个代码模块的输入端口上面也有，直接引用即可。
        这就得到了2/2的模块。
        这是第二个always语句块。
        第一个always语句块是闭节点，第二个always语句块是开节点。
        所以说这个模型，无论是米利还是摩尔，我们看得到它的输出都未被加工。
        它是一个ON的输出。
        两段式的模型，代码模型的关系，理论上是这么说的，是一个充分必要的理论模型。
        就是，两段式的代码模型，是一个充要的一个模型。也就是说，理论模型有的，它有，理论模型没有，它没有。
       

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        所以说理论模型在两段式的描述里面，一个不多一个不少。
        而这个理论模型呢，它是得到数学证明的。
        很多时候，我们需要用这种两段式的模型，来得到工具的支持。
        所以说早期的EDA的工具，Quartus的优化工具，它只强调一点，你必须写成两段，如果你没有写成两段，它支持不了。
        它识别不到，识别不出这个模型来。
        现在的高端应用也是这么说，就是说如果我们要做一个高速大规模比较复杂的系统，那么一定是非两段莫属。
        一定用两段来写，所以两段是一个最优秀的东西，可以这么说。
        因为它是一个充分必要的理论嘛。
        两段是一个非常优秀的一个模型，但是不排除这一点，它并不是一个很轻松、很容易实现的模型。
        两段式的建模是比较复杂的，因为它的输出是ON，开节点，或者说是电平敏感的输出。
       

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        粗犷一点，是组合逻辑的输出。
        对它的处理要特别地关注，要有一些特别的支持和手段。
        所以两段式的模型通常都是用于高速有经验的设计者，高速复杂逻辑。
        在两段式的模型里面，也有一样事情，在现在的编译器里面，是要关注的。
        就是它的1/2部分只写一个转移，只写一个何时转移的部分，就是转移寄存器。
        然后在2/2的部分呢，同时写了转移逻辑和输出逻辑。
        也就是转移逻辑和输出逻辑，是在同一个输出语句块里面写的。
        这一点呢，对于程序员来讲，对于设计者而言，它是轻松的。
        因为转移和输出放在同一处写，我们来非常简单地做它的对比。       

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        所以说这一点，跟一段式类似。
        一段式也是写在一起。
        但是两段呢，它会更精确一点。
        输出是没有带寄存器的。
        带寄存器，我们应用，简单的应用会方便一点，高端应用的会带一些缺陷。
        所以说这样的话呢，两段式的输出会有一些特别的问题。
        第一，会有一些复杂。有些轻量级的问题，用它解决也就过于复杂了。
        其实呢，它的输出可能会带有毛刺，虽然它的末端可能会寄存器捕获，也就对它的输出的信号的的处理，要有特殊的手段。
        因为它是摩尔和米利。
        以后我们会看到，无论是做节拍、潜伏期分析，还是做时序分析，组合逻辑电平敏感的情况之下，都会变得异常的复杂。
        怎么办呢？
        历史上就有人提出来了三段的方案。       

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        也就是说在两段的基础上，我单独地把摩尔或者米利提出来，单独地为它写一个闭节点，生成一个寄存器，由此来弥补它的不足。
        现在我们就来讨论三段。
        这张图不需要了，就是转换的关系，理解了即可。
        现在我们来看第四张图，就是三段式的图。
        用三个always语句块来写这个模型，就是在两段的基础上，单独地把输出，米利和摩尔提出来。
        原来的1/2现在变成1/3，就是原来的1/2，是闭节点。
        输入是什么，输出是什么？
        我们刚才看到两段式的模型里面，为什么要写CS和NS，current state和next state？
        它不是看不见的，它明明白白就是两个信号。
       

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        所以说一定要出来。
        一段为什么只写一个state呢？
        因为NS是看不到的，RTL这一级是看不到的，所以说只写一个state。
        所以说这边的输入应该是NS，这边的输出仍然是CS，就是原来的1/2。
        2/3就是原来的2/2，是一个ON。
        输入分别是CS和现场。
        输出在三段式的里面，只留下一个NS。
        刚刚2/2里面输出既有NS，还有状态机的输出。
        状态机的输出提出来，不在这输出。
       

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        所以说这个always语句块里面一个信号都不会出现在，状态机的输出信号一个信号都不会出现在这个always语句块的赋值号的左侧。
        3/3，是一个闭节点，我们有意把3/3写成一个闭节点，原来2/2的米利摩尔的部分单独拿出来。
        它的输入一模一样，跟原来的2/2，因为它是从2/2提出来的，仍然也是CS和现场，输出状态机的输出。
        这张图是我们今天要说的第四张图，就这四张图。
        这四张图要背下来。
        这个状态机基本上就拿下。