【FPGA入门九】状态机实验_fpga第一次实验

一.实验任务

1、根据以下描述功能用verilog编写一段代码，并用状态机来实现该功能。
（1）状态机：实现一个测试过程，该过程包括启动准备状态、启动测试、停止测试、查询测试结果、显示测试结果、测试结束返回初始化6个状态；用时间来控制该过程，90秒内完成该过程；
（2）描述状态跳转时间；
（3）编码实现。

2、画出可以检测10010串的状态图, 并用verilog编程实现之。

二.实验过程

1.测试过程状态机

思路：

由题意可知，该状态机共有6种状态，属于有限状态机，需要在90s内完成6个状态的切换，平均给每个状态15s时间。通过一个计时器，每到15s，状态机的状态就切换一次，利用case语句实现。

①新建工程

新建一个fsm文件夹，该文件夹下包含以下文件夹

打开Quartus软件，新建工程，将该工程保存在新建的fsm的prj文件夹下

选择空项目

选择芯片

选择仿真工具

工程信息如下：

②设计计时器模块Verilog HDL文件

time_count.v

//15s脉冲信号
module time_count(
	input wire clk,   //时钟，50MHZ                        
	input wire rst_n, //复位信号，下降沿有效，negative
	
	output wire sec_15//15s输出一个脉冲信号             
);

parameter MAX_NUM = 30'd749_999_999;//记最大数15s,750_000_000次
reg [29:0] cnt_15;//计数寄存器
reg sec_15_r;

//0.5s计时器
always@(posedge clk or negedge rst_n)begin
	if(!rst_n)begin
		cnt_15 <= 25'd0;
	end
	else if(cnt_15 == MAX_NUM)begin
		cnt_15 <= 25'd0;	
	end
	else begin
		cnt_15 <= cnt_15 + 1'd1;
	end
end

//0.5s脉冲信号
always@(posedge clk or negedge rst_n)begin
	if(!rst_n)begin
		sec_15_r <= 1'b0;
	end
	else if(cnt_15 == MAX_NUM)begin
		sec_15_r <= 1'b1;
	end
	else begin
		sec_15_r <= 1'b0;
	end
end

assign sec_15 = sec_15_r;//当右边改变，立马赋值给左边 assign和always并行

endmodule
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③设计状态机切换模块Verilog HDL文件

module fsm(
	input                  clk,
	input                  rst_n,
	input  wire 			  sec_15
);

reg [2:0] cstate;               //现态
reg [2:0] nstate;               //次态

//状态划分
localparam state_ready 		 = 0;      //启动准备状态
localparam state_start 		 = 1;      //启动测试 
localparam state_stop 		 = 2;      //停止测试
localparam state_query 		 = 3;      //查询测试结果
localparam state_display 	 = 4; 		//显示测试结果
localparam state_initialize = 5; 		//初始化

//第一段：现态跟随次态，时序逻辑，非阻塞赋值
always@(posedge clk or negedge rst_n)begin
	if(!rst_n)
		cstate <= state_initialize;//复位键被按下，当前状态设置为初始化
	else
		cstate <= nstate;          //下一次状态赋值给当前状态
end
		
//第二段：组合逻辑，阻塞赋值
always@(*)begin
	if(!rst_n)
		begin
			nstate = state_initialize;
		end
	else
		case(cstate)
			state_initialize: begin
								if(sec_15 == 1'b1)            //该状态持续时间为1s，1s后，下一次状态更改为led1亮
									nstate = state_ready;
								else
									nstate = state_initialize;
							end
			state_ready: begin
								if(sec_15 == 1'b1)
									nstate = state_start;
								else
									nstate = state_ready;
							end
			state_start: 
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