三段式moore状态机实现典型交通灯

2023-10-21 20:10

本文主要是介绍三段式moore状态机实现典型交通灯,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

交通灯说明

作为IC/FPGA应聘者,交通灯的verilog设计是必须掌握的基本技能。本文以典型交通灯为例,即在主干道和支路相交的十字路口,主干道具有较高优先级。首先,应该明确:
【1】除红灯外,其他有效灯转为另一个状态,中间都应设定黄灯作为缓冲,如:交通灯由绿灯转为左拐灯之前,应该有一段黄灯作为缓冲段,同理,如果左拐灯转为红灯,也应设定黄灯作为缓冲段;
【2】主干道处于红灯时,支路应处于非红灯的其他几个状态的转换过程,支路处于红灯时,主干道同理;
本文假定灯的状态包括:绿灯、黄灯、左拐,主干道绿灯亮40s,支路绿灯亮30s,画出各灯状态转换及亮的时间如下:
在这里插入图片描述

图1 典型交通灯状态转换示意图

FSM建模

本交通灯没有外部输入信号,内部各个状态的转换与外界无关,按照图1 的时序,上一个状态结束(即亮灯的时间到),就跳入下一个状态,如此循环。故,设定一个计数器,对每一段状态按照既定的时长计时,在计数到最后1次时,产生状态跳转条件。本设计巧妙利用这一点,所有状态共用一个计数器,完成状态转换条件的产生。最后,在各个状态下,点亮相应的灯(即输出),因为输出只与当前状态有关,故交通灯采用moore状态机描述。同时,采用典型三段式FSM的描述方式,代码通俗易懂。
交通灯的三段式moore_FS描述如下:

module transport_lamp # (parameter L_WID = 4 	 	// 灯的个数
)(input 	clk ,input 	rst_n ,// input 	start , 	 	 	 	 	// 触发信号output 	[L_WID - 1 : 0] m_lamp , 	// 主干道从高到低分别表示:绿、黄、左、红output	[L_WID - 1 : 0] s_lamp 	 	// 同上
);//-----------------------------功能说明------------------------------//
// 本交通灯描述经典交通灯,主干道和支干道各
// 主干道:绿(40s)黄(5s)左(15s)黄(5s) | 红(55s)----------------------
// 支干道:红(65s)------------------------| 绿(30s)黄(5s)左(15sÿ

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