有限状态机设计实例之空调控制器(Verilog HDL语言描述)(仿真与综合)(附用Edraw(亿图)画状态转移图)

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李锐博恩 发表于 2021/07/15 08:06:47 2021/07/15
【摘要】 目录 前言 空调控制器 简介 状态转移图如下: Verilog HDL语言描述 测试文件 仿真图 ISE综合 RTL Schematic Technology Schematic 前言 关于工具的使用,这两天我比较重视,因为我想找到一些替代手工的工具来帮助画图,昨天无意间发现了画时序图的工具(WaveDrom),觉得十分的好用,因此写了一篇博文,专门...

目录

前言

空调控制器

简介

状态转移图如下:

Verilog HDL语言描述

测试文件

仿真图

ISE综合

RTL Schematic

Technology Schematic


前言

关于工具的使用,这两天我比较重视,因为我想找到一些替代手工的工具来帮助画图,昨天无意间发现了画时序图的工具(WaveDrom),觉得十分的好用,因此写了一篇博文,专门的介绍,用了两个案例介绍了如何使用。见博文:对如何使用WaveDrom画波形图的研究(案例分解分析)

今天想专门清理下有限状态机的相关知识,这其中就需要画状态转移图,于是又寻思寻找一个画状态转移图的工具,我知道的有Visio,可是我不想用这个软件,找了好几个,最终选择了Edraw(亿图),还挺方便,简单实用。

于是就用这个案例,一个简单的空调控制器来认识一下有限状态机,工作原理直接由状态转移图给出,状态转移图直接由Edraw来画出 。这个空调控制器由Verilog HDL来描述,通过Modelsim进行功能仿真,然后用ISE来综合出RTL Schematic以及Technology Schematic。

用亿图画状态转移图

首先直接给出成品:

 

感觉还算美观哈。

软件的界面还算美观,直观:

画状态转移图时,选择流程图中的数据流程图,然后点击创建即可,里面的东西一用就会。

空调控制器

简介

下面用Verilog HDL语言描述一个简单的空调控制系统。整个系统由时钟控制,是一个带有异步复位的上升沿触发系统,该控制系统控制空调的三个状态,分别为:well_situated(10)、too_high(00)、too_low(01)。

当空调处于某种状态时,通过输入不同的high和low值控制空调的状态转移,在每种状态下对应不同的输出cold和heat值。

状态转移图如下:

Verilog HDL语言描述


      //a simple aircondition control system descripted by Verilog HDL
      module aircondition(clk,rst,high,low,heat,cold);
      input clk,rst,high,low;
      output heat,cold;
      reg heat,cold;
      reg [1:0] pr_state,next_state;
      parameter too_high = 2'b00;
      parameter too_low = 2'b01;
      parameter well_situated = 2'b10;
      always@ (posedge clk or posedge rst)
      begin
     	if(rst)
     		pr_state <= well_situated;
     	else
     		pr_state <= next_state;
      end
      always@ (pr_state or high or low) //空调的下一个状态取决于当且状态以及high或low的取值
      begin
     	next_state = 2'bxx;
     	cold = 1'b0; heat = 1'b0;
     	case(pr_state) //空调的下一个状态取决于当且状态以及high或low的取值
     		well_situated:  //如果当且状态为well_situated
     		begin
     			cold = 1'b0; heat = 1'b0;
     			if(high == 1'b1)
     			begin
      next_state = too_high;
      cold = 1'b1;
      heat = 1'b0;
     			end
     			if(low == 1'b1)
     			begin
      next_state = too_low;
      cold = 1'b0;
      heat =1'b1;
     			end
     		end
     		too_high: //如果当且状态为too_high
     		begin
     			cold = 1'b1;
     			heat = 1'b0;
     			if(high == 1'b1)
     			begin
      next_state = too_high;
      cold = 1'b1;
      heat = 1'b0;
     			end
     			else
     			begin
      next_state = well_situated;
      cold = 1'b0;
      heat = 1'b0;
     			end
     		end
     		too_low: //如果当前状态为too_low
     		begin
     			cold = 1'b0;
     			heat = 1'b1;
     			if(low == 1'b1)
     			begin
      next_state = too_low;
      cold = 1'b0;
      heat = 1'b1;
     			end
     			else
     			begin
      next_state = well_situated;
      cold = 1'b0;
      heat = 1'b0;
     			end
     		end
     		default:
     		next_state = well_situated;
     	endcase
      end
      endmodule
  
 

测试文件


      // 测试文件
      `timescale 1ns/1ps
      module aircondition_tb;
      reg clk, rst;
      reg [1:0] pr_state, next_state;
      reg high,low;
      wire cold,heat;
      //时钟
      always
      begin
      	#10 clk = ~clk;
      end
      initial
      begin
      	clk = 1'b0;
      	rst = 1'b1;  //复位信号有效,系统复位,当前状态为well_situated90(00),heat=0,cold=0
      	#50 high = 1'b1; low = 1'b0;  //此时处于复位状态,但high = 1, low = 0;
      	#10 rst = 1'b0; //复位信号无效
      	#50 high = 1'b0; low = 1'b0;
      	#200 high = 1'b1; low = 1'b0;
      	#200 high = 1'b0; low = 1'b1;
      	#200 high = 1'b0; low = 1'b1;
      end
      aircondition u1(.clk(clk), .rst(rst), .high(high), .low(low), .heat(heat), .cold(cold));
      endmodule
  
 

仿真图

认真分析下这个仿真波形图,会发现符合状态转移结果,设计成功。

ISE综合

RTL Schematic

展开后

Technology Schematic

情绪有点不好,就这样吧,心里有点难受。

 

文章来源: reborn.blog.csdn.net,作者:李锐博恩,版权归原作者所有,如需转载,请联系作者。

原文链接:reborn.blog.csdn.net/article/details/81390952

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