原创 【博客大赛】 2.6 从实例进入FSM初步

上一节的第一个小问题的答案：Q = CLK*D+~CLK*Qprev （根据D Latch的定义）可以很直观的看出这是一个D Latch的实现 真值表： 时序图：

问题2的答案 就是熟悉一下定义 是时序同步回路的是d e g 注意c那个CLK输入的地方缺了一个三角号，所以只能是一种Latch而不是寄存器。而h由于反向器延迟导致两个寄存器时钟不一致。

下面正式进入FSM。这里为了使大家能够深入的理解FSM，先从例子讲起，最后在说一说定义神马的。

好了，我们用最土的例子（最土就是最经典，虽然实际上没有用！！但是所有的理论都在其中）--交通指挥灯的设计需求为例子。

就是国内某城市的一个交叉路口。图中黑圈内的是路灯感应器也就是感应是否有车通过，T代表Traffic，例如当人民大街有车通过时标记为Tb没有车的时候标记为~Tb，输出为True或者 false。而路灯（其实应该是交通灯）La，Lb，Lc，Ld均可以显示黄，红，绿（yellow red green）三种颜色，并且黄到红之间转变要等待5秒钟黄灯等待5秒必须转变到红灯，也就可以说上一个状态有黄灯下一个状态就必须有红灯。然后路灯们接受每5s感应器扫描一次传过来的信号来决定自己应该显示的颜色。（当然一定要有一个Reset，这样会让所有的灯进入就绪状态）

。。。出学者们看了这个需求有些慌张，这么多参数，怎么设计？！别慌，问题是要解决，难度还在那里。我们把需求整理一下，--画图！就如同之前一直在画的真值表一样。我们是菜鸟，所以用笨招，列举所有可能！

我来带大家走一遍：

首先为了打字方便 用 S+数字 表示State（例如 S0表示处于状态0），Reset=初始化。其次，我们来计算有几种状态。灯一共有3种颜色，什么都不考虑当然有9种状态。但是很明显两条路不能同时绿灯，红灯，黄灯（注意这里不是现实里的设计，现实是可以的），并且黄灯不能和绿灯同时出现！（想一想黄灯是慢行。。。）总状态就有 9 - 3 - 2 = 4.下面进行具体分析：

1.初始状态： 就假设大镜路可以通车吧。 即 La：绿灯（Green），~Lb：红灯（Red），处于 Reset 状态

S0 ： La：绿灯（Green），~Lb：红灯（Red）

S1 ： La：黄灯（Green），~Lb：红灯（Red）

S2 ： La：红灯（Green），~Lb：绿灯（Red）

S3 ： La：红灯（Green），~Lb：黄灯（Red）

2.上面1的5种状态就是我们需求分析的总状态咯。现在我们来看状态之间转移需要什么条件。比如我们现在处于S1，那么应该无条件的进入S2状态。而如果处于S2状态时，当Tb为真时仍然应该处于S2状态，反之应该进入S3状态。。。。好多转移。。。

感觉有些晕菜？画图列表！把所有的转移条件和状态标出来。

。不懂得童鞋们认真仔细看。箭头自然就是表示状态之间的自然转移。话说这就是所谓的 状态转移图 估计在UML图里经常用到吧。

3.有了这个图，就不用废话了。进行之前讲的一些列机械操作，列真值表！把图翻译成二进制码。这里鉴于是初学者，分几步进行制表。第一，先考虑我们需要什么表。当然了，肯定要有一张状态转移的表，表明态和态之间的关系。第二，我们当然需要一个输出表，表明状态机运行的结果

先看第一张表：

Current State 就是当前状态，Next State 就是下一个状态，Inputs就是根据Sensor的输入作为State转移的依据。X的定义和以前一样，代表什么都行。下面当然要对S0之类的字母进行编码咯（人为地赋予二进制的意义）。为了方便直接采用2进制编码：S0状态 00， S1状态 01， S2状态10， S3状态11.（自己列表！）然后上面的表就可以变成：

。下一步，制作输出表L就代表路灯。也就是相当于把路灯的State翻译成了二进制数！

有了这些，还等神马~~两张表两张图，画起！这里先留给大家想一想怎么用FF实现这两张表。锻炼脑力~~