子状态机答案

【问题标题】：Substatemachine子状态机
【发布时间】：2023-04-01 20:25:02
【问题描述】：

我有一个有 5 个状态的 FSM。其中3个是通过sub-FSM（UML Pattern）设计的。对于在 VHDL 中的实现，恕我直言，有两种方法可以做到这一点：

将它们汇总为一个，因此我有一个包含子 FSM 的文档和一个包含一个大 FSM 的产品。
构建一个具有所有状态的 FSM。对于每个具有子 FSM 的状态，构建一个独立的 FSM，并使用来自大的启用信号。

这不是什么更好的问题，我认为这两种方式都有其优点和缺点。但是对于 VHDL 实现，哪种方式更“干净”？

type my_big_one is (ONE,TWO_one, TWO_two, THREE_one, THREE_two, FOUR,FIVE);

对比

type my_one is (ONE, TWO, THREE, FOUR, FIVE);
type two_fsm is (TWO_one, TWO_two);
type three_fsm is (THREE_one, THREE_two);

【问题讨论】：

标签： vhdl fsm

【解决方案1】：

一个好的解决方案是构建 2 个 FSM：
- 主要的 FSM 和
- 子 FSM。

两个 FSM 通过握手协议进行通信。

例如，主 FSM 进入状态二。这样做时，子 FSM 开始其处理，由来自主 FSM 的信号触发。当 FSM TWO 完成时，它会触发一个信号返回给主 FSM，主 FSM 进入状态树。

使用这种“模式”，您可以根据需要连接尽可能多的 FSM。等待或地址计数等一些任务可以外包给计数器，它们只是特殊的 FSM。

【讨论】：

【解决方案2】：

分层 FSM 也是一种可行的解决方案；例如

type main_state is (ONE, TWO, THREE, FOUR, FIVE);
type inner_state is (inner_one, inner_two);
signal main  : main_state;
signal inner : inner_state;

...
case main is
when ONE => something_simple;
            main <= TWO;
            inner <= inner_one; -- reset inner SM
when TWO => case inner is
            when inner_one => ...
            when inner_two => ...
            end case;
when THREE => case inner is ...

走极端就会变得无法控制。但如果内部状态机相对简单，这可以比三个独立的状态机以及它们的握手更清晰、更简洁，握手除了同步之外没有其他用途。

我有时会使用这种模式，例如 SM 必须向 UART 发送一系列消息，而“内部”状态处理驱动 UART 的细节（可能使用消息中字符的计数器）。

我不会教条式地确定总体上哪个是更好的解决方案，这取决于上下文...

【讨论】：