用状态机实现简单的自动售卖机(Verilog)并验证

2024-03-23 03:10

本文主要是介绍用状态机实现简单的自动售卖机(Verilog)并验证,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!

目录

一、设计要求

二、分析

1、输入输出

(1)input

(2)output

2、状态

3、状态机

三、源代码

1、FSM.v

2、FSM_tb.v

四、仿真波形


一、设计要求

使用FSM实现自动售卖机。FSM的概念可参考:https://blog.csdn.net/qq_42922513/article/details/130828381icon-default.png?t=N7T8https://blog.csdn.net/qq_42922513/article/details/130828381售卖机描述:商品为可乐,一瓶可乐5元钱,每次只能投三种人民币中的一种,分别是:1元,2元,5元。当投够5元时,出一瓶可乐,并找零。

二、分析

1、输入输出

(1)input

输入包括:时钟信号clk,低电平复位信号rst_n,投币in_m

clk, rst_n, [3:0] in_m;

(2)output

输出包括:可乐goods,找零out_m

goods, [3:0] out_m;

2、状态

根据售卖机中有多少钱,将状态机共划分为5个状态,分别为:IDLE(0元)、S0(1元)、S1(2元)、S2(3元)、S3(4元)。

3、状态机描述

本文采用mealy型状态机。对各状态采用独热码进行编码,5个状态需要5bit。

三、源代码

1、FSM.v

`timescale 1ns/1nsmodule FSM (input clk,input rst_n,input [3:0] in_m,output reg goods,output reg [3:0] out_m
);reg [4:0] CS, NS;parameter [4:0]IDLE = 'b00001,S0   = 'b00010,S1   = 'b00100,S2   = 'b01000,S3   = 'b10000;//第一always块,同步时序逻辑
always @ (posedge clk or negedge rst_n) beginif (!rst_n)CS <= IDLE;elseCS <= NS;
end//第二always块,组合逻辑
always @ (*) begincase (CS)IDLE:if (in_m == 4'd1)		NS = S0;else if (in_m == 4'd2)	NS = S1;else if (in_m == 4'd5)	NS = IDLE;else					NS = IDLE;S0:if (in_m == 4'd1)		NS = S1;else if (in_m == 4'd2)	NS = S2;else if (in_m == 4'd5)	NS = IDLE;else					NS = S0;S1:if (in_m == 4'd1)		NS = S2;else if (in_m == 4'd2)	NS = S3;else if (in_m == 4'd5)	NS = IDLE;else					NS = S1;S2:if (in_m == 4'd1)		NS = S3;else if (in_m == 4'd2)	NS = IDLE;else if (in_m == 4'd5)	NS = IDLE;else					NS = S2;S3:if (in_m == 4'd1)		NS = IDLE;else if (in_m == 4'd2)	NS = IDLE;else if (in_m == 4'd5)	NS = IDLE;else					NS = S3;default:NS = IDLE;endcase
end//第三always块,同步时序逻辑
always @ (posedge clk or negedge rst_n) beginif (!rst_n) beginout_m <= 'd0;goods <= 'd0;endelse begincase (CS)IDLE: beginout_m <= 'd0;if (in_m == 'd5)    goods <= 'd1;else                goods<= 'd0;endS0: beginout_m <= 'd0;if (in_m == 'd1 || in_m == 'd2) begingoods <= 'd0;out_m <= 'd0;endelse begingoods <= 'd1;out_m <= 'd1;endendS1: beginout_m <= 'd0;if (in_m == 'd1 || in_m == 'd2) begingoods <= 'd0;out_m <= 'd0;endelse begingoods <= 'd1;out_m <= 'd2;endendS2: beginout_m <= 'd0;if (in_m == 'd1) begingoods <= 'd0;out_m <= 'd0;endelse if (in_m == 'd2) begingoods <= 'd1;out_m <= 'd0;endelse begingoods <= 'd1;out_m <= 'd3;endendS3: begingoods <= 'd1;if (in_m == 'd1)		out_m <= 'd0;else if (in_m == 'd2)	out_m <= 'd1;else					out_m <= 'd4;enddefault: begingoods <= 'd1;out_m <= 'd0;endendcaseend
end
endmodule

2、FSM_tb.v

//FSM_tb.v`timescale 1ns/1nsmodule FSM_tb;reg clk;
reg rst_n;
reg [3:0] in_m;
wire [3:0] out_m;
wire goods;FSM u(.clk(clk),.rst_n(rst_n),.in_m(in_m),.goods(goods),.out_m(out_m)
);initial beginrst_n = 'b0;clk = 'b0;#50rst_n = 'b1;
endalways #20 clk = ~clk;initial beginin_m = 0;#50in_m = 'd1;#40in_m = 'd1;#40in_m = 'd1;#40in_m = 'd1;#40in_m = 'd1;#40in_m = 'd2;#40in_m = 'd2;#40in_m = 'd2;#40in_m = 'd5;#40in_m = 'd2;#40in_m = 'd5;#40$stop;
endendmodule

3、FSM_tb.sv

使用system verilog进行随机验证。SV相关基础可参考:System Verilog基础_qq_42922513的博客-CSDN博客icon-default.png?t=N7T8https://blog.csdn.net/qq_42922513/article/details/130984574

//FSM_tb.sv
`timescale 1ns/1nsmodule FSM_tb;bit clk;
bit rst_n;
bit [3:0] in_m;
bit [3:0] out_m;
bit goods;FSM u(.clk(clk),.rst_n(rst_n),.in_m(in_m),.goods(goods),.out_m(out_m)
);initial beginrst_n = 'b0;clk = 'b0;#50rst_n = 'b1;
endalways #20 clk = ~clk;class packet;rand bit [3:0] money_in;constraint c{money_in dist{1:=1, 2:=1, 5:=1};}
endclassinitial beginin_m = 0;packet M;M = new();#50repeat(20) beginassert(M.randomize());in_m = M.money_in;$display("******* in_m = %0d********/n", in_m);#40;end#40$stop;
endendmodule

四、仿真波形

1、工具:VIVADO,testbench文件:FSM_tb.v

2、工具:VIVADO,testbench文件:FSM_tb.sv

                           

                                     PS:果觉得有用可以点赞并收藏!!!

这篇关于用状态机实现简单的自动售卖机(Verilog)并验证的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/836946

相关文章

使用FileChannel实现文件的复制和移动方式

《使用FileChannel实现文件的复制和移动方式》:本文主要介绍使用FileChannel实现文件的复制和移动方式,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助,如有错误或未考虑完全的地方,望不吝赐... 目录使用 FileChannel 实现文件复制代码解释使用 FileChannel 实现文件移动代码解释

Spring实现Bean的初始化和销毁的方式

《Spring实现Bean的初始化和销毁的方式》:本文主要介绍Spring实现Bean的初始化和销毁的方式,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助,如有错误或未考虑完全的地方,望不吝赐教... 目录一、Bean的初始化二、Bean的销毁总结在前面的章节当中介绍完毕了ApplicationContext,也就

python+OpenCV反投影图像的实现示例详解

《python+OpenCV反投影图像的实现示例详解》:本文主要介绍python+OpenCV反投影图像的实现示例详解,本文通过实例代码图文并茂的形式给大家介绍的非常详细,感兴趣的朋友一起看看吧... 目录一、前言二、什么是反投影图像三、反投影图像的概念四、反向投影的工作原理一、利用反向投影backproj

Django之定时任务django-crontab的实现

《Django之定时任务django-crontab的实现》Django可以使用第三方库如django-crontab来实现定时任务的调度,本文主要介绍了Django之定时任务django-cront... 目录crontab安装django-crontab注册应用定时时间格式定时时间示例设置定时任务@符号

Python中edge-tts实现便捷语音合成

《Python中edge-tts实现便捷语音合成》edge-tts是一个功能强大的Python库,支持多种语言和声音选项,本文主要介绍了Python中edge-tts实现便捷语音合成,具有一定的参考价... 目录安装与环境设置文本转语音查找音色更改语音参数生成音频与字幕总结edge-tts 是一个功能强大的

Java实现按字节长度截取字符串

《Java实现按字节长度截取字符串》在Java中,由于字符串可能包含多字节字符,直接按字节长度截取可能会导致乱码或截取不准确的问题,下面我们就来看看几种按字节长度截取字符串的方法吧... 目录方法一:使用String的getBytes方法方法二:指定字符编码处理方法三:更精确的字符编码处理使用示例注意事项方

使用Python和PaddleOCR实现图文识别的代码和步骤

《使用Python和PaddleOCR实现图文识别的代码和步骤》在当今数字化时代,图文识别技术的应用越来越广泛,如文档数字化、信息提取等,PaddleOCR是百度开源的一款强大的OCR工具包,它集成了... 目录一、引言二、环境准备2.1 安装 python2.2 安装 PaddlePaddle2.3 安装

嵌入式Linux之使用设备树驱动GPIO的实现方式

《嵌入式Linux之使用设备树驱动GPIO的实现方式》:本文主要介绍嵌入式Linux之使用设备树驱动GPIO的实现方式,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助,如有错误或未考虑完全的地方,望不吝赐... 目录一、设备树配置1.1 添加 pinctrl 节点1.2 添加 LED 设备节点二、编写驱动程序2.1

Android 实现一个隐私弹窗功能

《Android实现一个隐私弹窗功能》:本文主要介绍Android实现一个隐私弹窗功能,本文通过实例代码给大家介绍的非常详细,感兴趣的朋友一起看看吧... 效果图如下:1. 设置同意、退出、点击用户协议、点击隐私协议的函数参数2. 《用户协议》、《隐私政策》设置成可点击的,且颜色要区分出来res/l

spring IOC的理解之原理和实现过程

《springIOC的理解之原理和实现过程》:本文主要介绍springIOC的理解之原理和实现过程,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助,如有错误或未考虑完全的地方,望不吝赐教... 目录一、IoC 核心概念二、核心原理1. 容器架构2. 核心组件3. 工作流程三、关键实现机制1. Bean生命周期2.