影響FPGA設計中時鐘因素的探討

et ;
input req_0 ;
input req_1 ;
//-------------Output Ports----------------------------
output gnt_0 ;
output gnt_1 ;
//-------------Input ports Data Type-------------------
wire clock ;
wire reset ;
wire req_0 ;
wire req_1 ;
//-------------Output Ports Data Type------------------
reg gnt_0 ;
reg gnt_1 ;
//-------------Internal Constants--------------------------
parameter SIZE = 3 ;
parameter IDLE = 3'b001 ,
GNT0 = 3'b010 ,
GNT1 = 3'b100 ;
//-------------Internal Variables---------------------------
reg [SIZE-1:0] state ;// Seq part of the FSM
wire [SIZE-1:0] next_state ;// combo part of FSM
//----------Code startes Here------------------------
assign next_state = fsm_function(req_0, req_1);
function [SIZE-1:0] fsm_function;
input req_0;
input req_1;
case(state)
IDLE : if (req_0 == 1'b1)
fsm_function = GNT0;
else if (req_1 == 1'b1)
fsm_function= GNT1;
else
fsm_function = IDLE;
GNT0 : if (req_0 == 1'b1)
fsm_function = GNT0;
else
fsm_function = IDLE;
GNT1 : if (req_1 == 1'b1)
fsm_function = GNT1;
else
fsm_function =IDLE;
default : fsm_function = IDLE;
endcase
endfunction
always@(posedge clock)
begin
if (reset == 1'b1)
state <=IDLE;
else
state <=next_state;
end
//----------Output Logic-----------------------------
always @ (posedge clock)
begin
if (reset == 1'b1) begin
gnt_0 <= #1 1'b0;
gnt_1 <= #1 1'b0;
end
else begin
case(state)
IDLE : begin
gnt_0 <= #1 1'b0;
gnt_1 <= #1 1'b0;
end
GNT0 : begin
gnt_0 <= #1 1'b1;
gnt_1 <= #1 1'b0;
end
GNT1 : begin
gnt_0 <= #1 1'b0;
gnt_1 <= #1 1'b1;
end
default : begin
gnt_0 <= #1 1'b0;
gnt_1 <= #1 1'b0;
end
endcase
end
end // End Of Block OUTPUT_
endmodule

　　狀態機通常要寫成3段式，從而避免出現過大的組合邏輯。

　　上面說的都是可以通過流水的方式切割組合邏輯的情況，但是有些情況下我們是很 難去切割組合邏輯的，在這些情況下我們又該怎么做呢？

　　狀態機就是這么一個例子，我們不能通過往狀態譯碼組合邏輯中加入流水。如果我們的設計中有一個幾十個狀態的狀態機，它的狀態譯碼邏輯將非常之巨大，毫無疑問，這極有可能是設計中的關鍵路徑。那我們該怎么做呢？還是老思路，減少組合邏輯。我們可以對狀態的輸出進行分析，對它們進行重新分類，并根據這個重新定義成一組組小狀態機，通過對輸入進行選擇(case語句)并去觸發相應的小狀態機，從而實現了將大的狀態機切割成小的狀態機。在ATA6的規范中（硬盤的標準），輸入的命令大概有20十種，每一個命令又對應很多種狀態，如果用一個大的狀態機（狀態套狀態）去做那是不可想象的，我們可以通過case語句去對命令進行譯碼，并觸發相應的狀態機，這樣做下來 這一個模塊的頻率就 可以跑得比較高了。