导言

Q3a这题要求使用尽量少的状态，那就按照状态图给的A和B两种状态来设计（虽然我感觉多加几个状态，这个电路的设计能够更简洁一些）。

• 状态A相当于空闲状态，进入状态B后连续检测每3个时钟周期内1的个数。如果正好检测到2个1则输出高，否则输出低。

思路

• key1：每3个时钟周期为一循环，则定义一个计数器cyc_cout，其值为0、1、2、0、1、2……计数值为0时开始计算1的个数。
• key2：根据波形图来看，当计数器进入下一周期时（计数值cyc_cout为0）判断1的个数是否为2个，注意此时使用组合逻辑。
• key3：进入新的计数周期以后，1的统计值w_cout应复位。由于是连续检测，即使刚进入下一周期即cyc_cout为0这一时刻也要统计1的个数，所以要考虑此时w是否为1：为1则w_cout复位到1，否则复位到0。

代码

module top_module (
    input clk,
    input reset,   // Synchronous reset
    input s,
    input w,
    output z
);
    parameter A=1'b0,B=1'b1;
    reg state,next;
    reg [1:0] cyc_cout,w_cout;
    
    always@(posedge clk) begin
        if(reset) begin
            state <= A;
        end
        else begin
            state <= next;
        end
    end
    
    always@* begin
        case(state)
            A: next = s ? B:A;
            B: next = B;
        endcase
    end
    
    always@(posedge clk) begin
        if(reset) begin
            cyc_cout <= 2'b0;
        end
        else if(state == B) begin
            if(cyc_cout == 2'd2) begin
                cyc_cout <= 2'd0;
            end
            else begin
                cyc_cout <= cyc_cout + 1'd1;
            end
        end
        else begin
            cyc_cout <= 2'b0;
        end
    end
    
    always@(posedge clk) begin
        if(reset) begin
            w_cout <= 2'd0;
        end
        else if(state == B) begin
            if(cyc_cout == 2'd0) begin
                w_cout <= w ? 2'd1:2'd0; //key point
            end
            else if(w == 1'b1) begin
                w_cout <= w_cout + 1'd1;
            end
            else begin
                w_cout <= w_cout;
            end
        end
        else begin
            w_cout <= 2'd0;
        end
    end
    
    always@* begin
        case(state)
            A: z = 1'b0;
            B: z = (cyc_cout == 2'd0 && w_cout == 2'd2);
        endcase
    end

endmodule

小结

• 状态机与计数器的搭配在电路设计中比较常见，应熟练掌握。关键是要搞清楚计数值与状态及转换的关系。
• 一点感想：电路设计是一个从电路到代码的过程，厘清了输入与输出的关系之后，用HDL描述电路是比较自然的。反之，根据代码推电路往往让人头大。

标签：reset,FSMQ3a,cout,HDLBits,状态,个数,cyc,input,刷题
来源： https://blog.csdn.net/JJJJJJJerry/article/details/112985185