FPGA 序列检测器（上篇）—— 使用摩尔状态机实现

前几天参加了一场面试，选择题净是关于实际开发的关键知识，对于没有项目经验的我而言，完全不知所云。在看不到成功的希望的同时，最后的序列检测本应该是手到擒拿，结果以翻车结束。这里吃一堑长一智，避免下次出现类似的悲剧。

题目是检测序列 11001，使用三段时状态机：

这里约定以下信号，

1. 时钟                    clk
2. 复位（低电平有效）            rst_n
3. 数据输入                    dat_in
4. 检测结果输出（检测到了就置位）    check
5. 启动信号                    go

这里约定使用摩尔状态机，米里机的在下一章：

检测方式，遇到这样包含重复序列的信号的话就直接忽略后面的序列（xxxx110011001xxx）

首先是检测表（姑且就这么叫吧），数学上叫二叉树、二叉表，但是我呢，比较任性。

这个表很重要，它展示了信息分类的结果，每一步都只有两个选择，在表中红色的表示正确的序列，黄色的表示还可以继续检测的序列，而黑色的表示必须回到开始的序列。

在这个表中，存在很多判断结构，比如第四行第八列的值为 111，它包含两个正确的 11，状态机应该回到上一步。

这里约定状态

    Start:    初始状态，go 信号置位，进入状态 S0

    S0:    有零个正确值 ，

    S1:    有一个正确值 11

    S2：    有两个正确值 11

    S3：    有三个正确值 110

    S4：    有四个正确值 1100

    S5:    有五个正确值 11001

状态转移图如下：

状态机的输出就比较简单了，摩尔机的输出只与现态有关：

仅仅状态 S5 的时候输出 1，其他情况输出 0。

Word 写文件多好，面试非要用笔，本来期望答案写的像小学语文作业，结果弄的像医生的处方一样。

开始经典的三段式状态机：

代码如下：

仿真结果如下：

时序报告：

可以看到，这个三段式状态机大概能跑 730MHz，似乎速度还不错。

较高的速度也拜良好的编码习惯所赐。

下一章描述米里状态机。毕竟知识也需要经常温习，避免忘记。