[转载].怎样在有限状态机中延时

原文地址 http://www.cnblogs.com/yuphone/archive/2010/05/12/1733867.html#

感谢亚锋前辈的精彩文章.

本文借一小例，来示范在FSM中如何延时。

案例

（1）fsm_with_delay_demo.v

001	module fsm_with_delay_demo(

002	input      CLOCK_50,

003	input      RST_N,

004

005	output reg LED

006

);

007

008	//++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

009	// 定时器1 开始

010

// 时长：1秒

011	//++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

012	parameter TIMER1_VAL = 50_000_000;      // 50M/50M = 1s

013

014	reg        timer1_enable;

015	reg [25:0] timer1_cnt;

016	wire       timer1_done;

017

018	always @(posedge CLOCK_50)

019	if (~timer1_enable)

020	timer1_cnt <= 0;

021	else if (~timer1_done)

022	timer1_cnt <= timer1_cnt + 1'b1;

023

024	assign timer1_done = (timer1_cnt == TIMER1_VAL - 1);

025	//--------------------------------------

026	// 定时器1 结束

027	//--------------------------------------

028

029

030	//++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

031	// 定时器2 开始

032

// 时长：4秒

033	//++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

034	parameter TIMER2_VAL = 200_000_000;     // 200M/50M = 4s

035

036	reg        timer2_enable;

037	reg [27:0] timer2_cnt;

038	wire       timer2_done;

039

040	always @(posedge CLOCK_50)

041	if (~timer2_enable)

042	timer2_cnt <= 0;

043	else if (~timer2_done)

044	timer2_cnt <= timer2_cnt + 1'b1;

045

046	assign timer2_done = (timer2_cnt == TIMER2_VAL - 1);

047	//--------------------------------------

048	// 定时器2 结束

049	//--------------------------------------

050

051

052	//++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

053	// 状态机部分 开始

054	//++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

055	parameter S0 = 0;

056	parameter S1 = 1;

057

058

059	reg [5:0] current_state, next_state;    // 现态、次态

060

061	always @ (posedge CLOCK_50, negedge RST_N)

062	begin:fsm_always_block1

063	if (!RST_N)

064	current_state <= S1;

065

else

066	current_state <= next_state;

067

end

068

069	// 根据条件转移状态，并给出相应逻辑

070	always @ *

071	begin:fsm_always_block2

072	/* 用户变量初始化  开始*/

073	LED           = 1'b0;

074	/* 用户变量初始化  结束*/

075

076	/* 清定时器使能 开始 */

077	timer1_enable = 1'b0;

078	timer2_enable = 1'b0;

079	/* 清定时器使能 结束 */

080	case (current_state)

081

S0 :

082

begin

083	timer1_enable = 1;              // 使能定时器1

084

085	/* 用户代码  开始*/

086	LED = 1'b0;

087	/* 用户代码  结束*/

088

089	if (timer1_done /* && 用户条件 */)

090	next_state = S1;

091

else

092	next_state = S0;

093

end

094

S1 :

095

begin

096	timer2_enable = 1;              // 使能定时器1

097

098	/* 用户代码  开始*/

099	LED = 1'b1;

100	/* 用户代码  结束*/

101

102	if (timer2_done /* && 用户条件 */)

103	next_state = S0;

104

else

105	next_state = S1;

106

end

107

endcase

108

end

109	//--------------------------------------

110	// 状态机部分 结束

111	//--------------------------------------

112

113

endmodule

（2）QII综合的FSM

图1 QII综合的FSM

（3）实验现象

该例中，FSM有两个状态，S0持续1s，S1持续4s，然后循环交替。

假设案例中的LED是送1亮，送0灭，那么LED灭1秒亮4秒，如此循环交替。

分析

众所周知，FSM有三种写法：1个always块；两个always块；三个always块。其中1个always块的fsm，由于各种弊端，为大家所不齿。然而加入定时器这一动作在3个always块又不能很好地实现，于是退而求其次，使用2个always块的fsm。

这样一来，我们只需在第一个always块内实现现次态交替转变即可。在第二个always块内，根据状态迁移，来写各状态的逻辑。由于定时器的加入，而其使能又是reg变量，所以在初始化时，必须将使能清零，以免无法实现定时效果。在各状态中，如果只需持续一个clock，则无需使能定时器。倘若需要持续一段时间，使能定时器即可，然后等定时完毕，再转移状态；未定时完毕，则保持当前状态。至于其他的用户条件，可与定时完毕标志逻辑与在一起，以实现所需功能。