verilog学习|《Verilog数字系统设计教程》夏宇闻 第三版思考题答案（第十二章）

《Verilog数字系统设计教程》夏宇闻 第三版思考题
答案合集 ： Verilog学习系列 第三部分

1．举例说明状态分配对状态机电路的复杂度和速度的影响。

  例12.2与12.1的状态分配不同，例12.2采用独热编码而例12.1则采用Gray编码，究竟采用哪一种编码好看看1具体情况而定。对于用FBGA实现的有限状态机建议采用独热码,因为虽然独热编码多用了两个触发器，但所用组合电路可省些,因而使用电路的速度和可靠性有显著提高，而总的单元数并无显著增加.采用独热编码后有了多余的状态，就有一些不可到达的状态，为此可以用默认项表示不可达到的状态。

2．分别说明和解释[例12.1]~[例12.4]中两种不同赋值(即非阻塞赋值“≤=”和阻塞赋值“=”)的用法,和逻辑关系等号“==”的含义。

  例12.1用“<=”赋值，表示在过程块结束以后才进行赋值是并行结构。例12.4用“=”赋值，表示是立即进行赋值是顺序结构。两个例子中作用是一样的，例12.4用了多个always块，而例12.1只用到了一个 always 块，故两种赋值的方式才会不一样。逻辑关系符号“m”是表示判断的符号，用到判断信号是否为符合条件的信号,如 if(a2’b10)则表示a是否为2’b10。

3．一般情况下状态机中的状态变量是用来干什么的?是否可以把状态变量中的某些位指定为状态机的输出,直接用来控制逻辑开关?这样做有什么好处?有什么缺点?

  用来表示状态机的几种状态，可以用来对不同状态进行转换，可以直接把状态变量中的某位指定为状态机的输出，直接用来控制逻辑开关。这样做可以提高输出信号的开关速度并节省电路器件。但这种方法的缺点就是开关的维持时间必须与状态机的时间一致。

4．分析[例12.1]~[例12.4]中用Verilog编写的状态机模块。经综合后产生的电路结构中,哪个属于Mealy状态机?哪个属于Moore状态机?请在认真分析及综合出来的电路结构后,给出正确的答案。

  从综合后产生的电路结构，可知例12.1，例12.2都属于 Mealy 状态机而例12.3，例12.4属于Moore状态机

5．如果需要设计带流水线输出的 Mealy状态机﹐其 Verilog模块应该如何编写?请您编写一下,并通过综合器产生电路结构,分析其电路结构和时序。

Verilog 模块：

module fsm(clock, reset, a, k2, k1);
input	clock, reset, a;
output	k1, k2;
reg		k1, k2;
reg[3:0]	state;
parameter 	idle  = 4'b1000,
			start = 4'b0100,
			stop  = 4'b0010,
			clear = 4'b0001,
			[email protected](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
						begin
						state<=idle;
						k2<=0;
						k1<=0;
						end	
					else
						begin
						state<=idle;
						k2<=0;
						k1<=0;
						end	
						
					start:	
					if(!a)	state<=stop;
					else 	state<=start;
					
					stop:	
					if(a)	
					begin
					state<=clear;
					k2<=1;
					end
					else
					begin
					state<=stop;
					k2<=0;
					k1<=0;
					end	
		
					clear:
					if(a)	
					begin
					state<=idle;
					k2<=0;
					k1<=1;
					end	
					else
					begin
					state<=clear;
					k2<=0;
					k1<=0;
					end	
					
					default:
					state<=idle;
				endcase
endmodule	  
			

电路结构：

  电路结构有数据选择器构成，输出通过寄存器输出，可构成流水线。通过仿真其时序如上图所示，各状态的转换如图，可知符合要求。

6．在状态机的测试模块中,最后面的 initial块语句有什么作用,若测试模块中没有最后的initial语句块能不能进行仿真?如果能,需要注意什么?本测试模块还有什么地方没有测试到?应该如何改进?

  和其它模块一起有并行的作用，起到是仿真结束的作用。若测试模块中没有最后的 initial语句能进行仿真。需要注意仿真是各个信号要对应所测试的模块。本测试模块没有测试到当状态不属于四个状态时,将会怎样。在初始化时可以先将reset信号为高阻或xx而后再按照该测试模块进行仿真。