初學者對有限狀態(tài)機（FSM）的設計的認識

有限狀態(tài)機（FSM）是一種常見的電路，由時序電路和組合電路組成。設計有限狀態(tài)機的第一步是確定采用Moore狀態(tài)機還是采用Mealy狀態(tài)機。（Mealy型：狀態(tài)的轉變不僅和當前狀態(tài)有關，而且跟各輸入信號有關；Moore型：狀態(tài)的轉變只和當前狀態(tài)有關）。從實現(xiàn)電路功能來講，任何一種都可以實現(xiàn)同樣的功能。但他們的輸出時序不同，所以，在選擇使用那種狀態(tài)機時要根據具體情況而定，在此，把他們的主要區(qū)別介紹一下：

1. Moore狀態(tài)機：在時鐘脈沖的有限個門延時之后，輸出達到穩(wěn)定。輸出會在一個完整的時鐘周期內保持穩(wěn)定值，即使在該時鐘內輸入信號變化了，輸出信號也不會變化。輸入對輸出的影響要到下一個時鐘周期才能反映出來。把輸入和輸出分開，是Moore狀態(tài)機的重要特征。

2. Mealy狀態(tài)機：由于輸出直接受輸入影響，而輸入可以在時鐘周期的任一時刻變化，這就使得輸出狀態(tài)比Moore狀態(tài)機的輸出狀態(tài)提前一個周期到達。輸入信號的噪聲可能會出現(xiàn)在輸出信號上。

3. 對同一電路，使用Moore狀態(tài)機設計可能會比使用Mealy狀態(tài)機多出一些狀態(tài)。
根據他們的特征和要設計的電路的具體情況，就可以確定使用那種狀態(tài)機來實現(xiàn)功能。一旦確定狀態(tài)機，接下來就要構造狀態(tài)轉換圖。現(xiàn)在還沒有一個成熟的系統(tǒng)化狀態(tài)圖構造算法，所以，對于實現(xiàn)同一功能，可以構造出不同的狀態(tài)轉換圖。但一定要遵循結構化設計。在構造電路的狀態(tài)轉換圖時，使用互補原則可以幫助我們檢查設計過程中是否出現(xiàn)了錯誤。互補原則是指離開狀態(tài)圖節(jié)點的所有支路的條件必須是互補的。同一節(jié)點的任何2個或多個支路的條件不能同時為真。同時為真是我們設計不允許的。

在檢查無冗余狀態(tài)和錯誤條件后，就可以開始用verilog HDL來設計電路了。