什么是同步有限狀態(tài)機？為什么要用狀態(tài)機？怎么表示狀態(tài)機？

什么是同步有限狀態(tài)機？

同步：所有的狀態(tài)跳轉(zhuǎn)都是在時鐘的作用下進行

有限：狀態(tài)的個數(shù)是有限的

為什么要用狀態(tài)機？

FPGA是并行處理的，如果我們想要處理具有前后順序的事件時，就需要引入狀態(tài)機。狀態(tài)機的每一個狀態(tài)代表一個事件，從執(zhí)行當前事件到執(zhí)行另一事件我們稱之為狀態(tài)的跳轉(zhuǎn)或狀態(tài)的轉(zhuǎn)移。

狀態(tài)機特別適合描述那些發(fā)生有先后順序或時序規(guī)律的事情。小到計數(shù)器大到微處理器都適合用狀態(tài)機描述。

怎么表示狀態(tài)機？

狀態(tài)機需要具備什么？

• 輸入：根據(jù)輸入確定是否需要進行狀態(tài)跳轉(zhuǎn)
• 輸出：當前時刻狀態(tài)要做的事情是什么
• 狀態(tài)：要處理的事情

狀態(tài)機的設(shè)計步驟是怎么樣的？

• 首先分析輸入、輸出有哪些，需要多少個狀態(tài)
• 其次根據(jù)分析繪制狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖
• 設(shè)計實現(xiàn)的模塊
• 狀態(tài)機代碼的編寫

FIFO的使用

什么是FIFO？

FIFO(First In First Out)即先入先出，是一種數(shù)據(jù)緩沖器,用來實現(xiàn)數(shù)據(jù)先入先出的讀/寫方式。FIFO有一個寫端口和一個讀端口外部無需使用者控制地址，使用方便。

根據(jù)FIFO工作的時鐘域可以將FIFO分為同步FIFO和異步FIFO。同步FIFO是指讀時鐘和寫時鐘為同一個時鐘。異步FIFO是指讀/寫時鐘不一致，是相互獨立的。

FIFO的作用是什么？

• 用于緩存數(shù)據(jù)
• 用于做多bit數(shù)據(jù)的跨時鐘域處理
• 用于做時鐘、位寬不匹配問題的接口

如何使用FIFO？

• 在一定時間內(nèi)，寫數(shù)據(jù)的總帶寬一定要小于等于讀數(shù)據(jù)的總帶寬
• 控制好FIFO的關(guān)鍵信號，讀寫時鐘、讀寫使能、空滿標志信號
• FIFO一定不能寫滿、也不能讀空，要考慮FIFO的背靠背問題，設(shè)置好存儲深度

FPGA設(shè)計中的技巧

一、使能信號(en)、標志信號(flag)、計數(shù)器(cnt)

二、模塊框圖設(shè)計——方案的確定

三、波形設(shè)計——代碼的實現(xiàn)

四、代碼規(guī)范——可復(fù)用性和效率

五、仿真調(diào)試——修改查錯