Moor Mealy FMS及三段式状态机写法

理论

Moor & Mealy 有限状态机的区别

有限状态机（Finite State Machine,FSM）包含几个要素： 输入、状态、状态转移条件、输出。这里讨论的两种状态机区别在于输出的产生：

• Moore状态机：时序逻辑的输出只与当前状态有关。
• Mealy状态机：时序逻辑的输出不仅取决于当前状态，还与输入有关。
  注：这两种状态机可以相互转换

有限状态机的几种写法及区别

1. 一段式：
   只有一个always block，把所有的逻辑（输入、输出、状态）都在一个always block的时序逻辑中实现。这种写法不利于维护，容易出错，不推荐。

2. 二段式：
   有两个always block：状态切换用时序逻辑描述、次态判断和输出用组合逻辑描述。
   这种写法条理清晰，但输出由组合逻辑描述因此可能存在竞争和冒险，产生毛刺。若要解决毛刺，一般要对状态机的输出用寄存器打一拍，但很多情况不允许插入寄存器节拍，此时应使用三段式描述。

3. 三段式：
   有三个always block：状态切换和输出用时序逻辑描述、次态判断用组合逻辑描述。
   输出逻辑也用时序逻辑块描述，可以解决毛刺问题。由于时序逻辑输出实质也是对输出打一拍，为了解决比组合逻辑慢一拍的问题，三段式写法应用次态作为输出判断条件。

示例

实现串行求补器对【无符号】【负数】求补
求法：负数的补码等于他的原码自低位向高位，的第一个‘1’及其右边的‘0’保持不变，左边的各位按位取反，符号位不变。

Moor状态机实现

1. 次态判断和状态切换

	parameter S0=0,S1=1,S2=2,S3=3;//位反转前输出0,1状态,反转后输出0,1态reg[1:0] state,next;always@(posedge clk or posedge areset