什么是有限状态机？有限状态机的四要素介绍

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什么是有限状态机

如果一个对象（系统或机器），由若干个状态构成，在某种条件下触发这些状态，会发生状态相互转移的事件，那么此对象称之为状态机。描述对象的状态往往是有限的，所以状态机又称为有限状态机（Finite-state machine，FSM）。

有限状态机是一种数学模型，是时序电路常用的设计工具，更是一种设计思想、设计方法。

有限状态机的本质是在描述一系列具有先后顺序和时序规律的事件。

有限状态机核心是处理各种输入事件和状态切换，产生输出控制信号。

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有限状态机的四要素

现态：当前的状态；

条件：触发状态转移的事件，即状态输入；

动作：执行某种操作，即状态输出；

次态：满足条件后跳转到下一状态。

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有限状态机描述方法

第一步， 逻辑抽象，得出状态图或状态表。主要包括：

· 分析给定的逻辑问题，确定系统的状态、输入变量和输出变量。

· 分析确定每一个状态的输入、状态转移条件和输出。

第二步，根据状态转移图或表进行状态化简。

第三步，状态编码。

第四步，根据状态转移图或表进行代码描述。

使用Verilog HDL描述状态机，有一定的固定格式，以三段式状态机为例：

第一段，使用时序逻辑，描述现态，使用非阻塞赋值。

第二段，使用组合逻辑，描述次态，使用阻塞赋值。

第三段，使用可以使用组合逻辑，也可以使用时序逻辑进行描述，主要描述的是输出控制信号。