如何在 vhdl 中重置序列识别自动机中的变量？

Posted 2023-02-26

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【中文标题】如何在 vhdl 中重置序列识别自动机中的变量？【英文标题】：How to reset variables in a sequence recognition automaton in vhdl? 【发布时间】：2018-05-18 11:42:42 【问题描述】：

我是 vhdl 的初学者。我创建了一个 000010 序列的识别器自动机 (Moore) 来访问电梯。识别全序列后，在X1状态电梯门打开，两个LED灯亮，X2和X3在5秒后门关闭，10秒后，电梯到达所需楼层。用Modelsim模拟一切，没有错误。

我的问题是想要重置所有变量（然后返回到初始状态 X0）以防万一，例如，您处于任何状态。例如，在 X1 中，变量“esito”、led1 和 led2 应该返回 0。

由于无法在第一个过程中重置这些变量（重置条件 = 1），因为我会遇到错误“无法解析网络的多个常量驱动程序”（两者都使用相同的变量进程），我想问一下我在下面的代码中采用的解决方案是否正确（在对插入的序列执行控制之前重置X0中的变量）。

我希望我已经清楚了，你可以帮助我。

这是代码：

library IEEE;
use IEEE.std_logic_1164.all;

entity riconoscitore is
port(   
    simbolo:inout  std_logic_vector(5 downto 0);
    clock,esito,reset:inout std_logic;
    led1,led2:out std_logic
    );
end riconoscitore;

architecture myriconosc of riconoscitore is
type state_values is 
(X0,X1,X2,X3);
signal current_st,next_st:state_values;
signal timer:std_logic;
begin

process(clock,reset) 
begin
if(reset='1') then
  current_st<=X0;
elsif(rising_edge(clock))then
current_st<=next_st;
end if;
end process;

process(current_st,simbolo,timer,reset)
begin
next_st<=X0;

case current_st is

when X0 =>
esito<='0';
led1<='0';
led2<='0';
reset<='0';
timer<='0';
simbolo<=('U','U','U','U','U','U');
if(simbolo="000010")then
  next_st<=X1; 
else
  next_st<=X0;
end if;

when X1 =>
esito<='1';
led1<='1';
led2<='1';
timer<= transport '1' after 5 sec;
next_st<=X2;

when X2=>
led1<='0';
if(timer='1') then
  next_st<=X3;
  reset<= transport '1' after 10 sec;
else next_st<=X2;
end if;

when X3=>
if (reset='1') then
  next_st<=X0;
  esito<='U';
  reset<='U';
  timer<='U';
  simbolo<=('U','U','U','U','U','U');
  led2<='0';
else 
  next_st<=X3;
end if;

end case;
end process;

end myriconosc;

【问题讨论】：

【参考方案1】：

您在顺序过程中的重置是异步的：

process(clock,reset) 
begin
if(reset='1') then
  current_st<=X0;
elsif(rising_edge(clock))then
current_st<=next_st;
end if;
end process;

只有在发生某些异常时才使用异步复位将触发器置于已知状态，目前最常见的是上电。永远不要将异步复位用于任何其他目的。永远不要将异步复位作为电路正常操作的一部分。

例如，假设您有一个带有两个按钮的秒表：START/STOP 和 RESET。因此，在比赛开始时，计时员会按 START/STOP 开始计时，而在比赛结束时，计时员会再次按 START/STOP停止计时。记录时间后，计时员将按下 RESET 将手表归零，为下一场比赛做好准备。假设一段时间后，电池耗尽。计时员会装上新电池，然后会发现秒表已经重置，为下一场比赛做好了准备。您可以使用异步重置来重置第二个（新电池）外壳中的手表；你永远不应该在第一种情况下使用一个，因为这不是一个例外 - 为下一场比赛重置为零是秒表作为其正常操作的一部分所做的事情。

因此，异步复位应该只连接到顺序进程（如上面的那个），并且应该用于将触发器无条件置于已知状态（即复位状态不应依赖于任何其他信号）。如果您不遵循这些规则，您将不会有同步设计，并且会给自己带来问题。

因此，在您的设计中，您应该使用异步复位将触发器置于已知状态 - X0（正如您所做的那样） - 并且处于该状态时 FSM 的状态输出就是该状态他们有重置。就是这样。如果您不喜欢X0 状态下的输出状态，那么您需要更改它或者您需要将触发器重置为不同的状态。

【讨论】：

【参考方案2】：

一个您遇到问题的原因是您没有遵循 HDL 的编码规则。

您有两个部分：寄存器/时钟部分和组合部分。

在组合部分，您必须为每个状态下的每个信号和变量赋值。如果您忘记创建闩锁。应该避免闩锁，当然如果你只是开始编程的话。这些锁存器保持其价值，这就是导致您的问题的原因。

有两种解决方案：

为每个状态下的每个信号和变量分配一个值。使用默认值

两个还有一个我以前没有见过的错误：您的process(clock,reset) 取决于重置。在该过程中，您设置状态。

然后在下一个过程中您使用状态来设置重置。你刚刚创建了一个最讨厌的循环状态机！从第二个过程中删除所有重置的使用。重置应该只控制你的第一个进程！

【讨论】：