VHDL有限状态机（单进程，双进程）交通灯示例

本文主要是介绍VHDL有限状态机（单进程，双进程）交通灯示例，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！

Finite State Machine有限状态机

它的逻辑流程图是：

注意！“当前状态”和“下一状态”的位置，我们将在下文的交通灯示例中理解。

设计要求：

--我们要设计一个十字路口的交通灯，就两个按钮，东西方向一个（sensor2），南北方向一个（sensor）。流程就是，东西方向为红灯，南北在走人，
--这时候东西方向的人想过马路，按下sensor2,然后红变绿，东西走，南北停。然后南北的人想过马路，按下sensor,灯就由绿变黄再变红。
--整体上这个逻辑不是很严谨，放在这里只是举个例子。

下图为状态流程图：

我把注释写在代码中了，请参悟下文的代码。本实验用的是ModelSim软件，VHDL语言。他一般有两个文件，一个是硬件配置文件（df.vhd）用来写你设计的硬件的结构的。第二个是硬件测试文件（testbench,也就是tb.vhd），是用来设置仿真参数，用来仿真的。补充：因为本实验只用了状态机，所以就是一个硬件配置文件。但是，在往后的综合实验中，我们会用状态机与寄存器等其他硬件综合使用，所以要单独把状态机拿出来进行配置（df_state.vhd），这个就相当于库函数，然后在主函数（df.vhd）中再多写一行：

USE work.state_machine_package.all

进行调用，所以，它相当于三个文件了。

就是写上文的下行即可。

不多墨迹了，见代码（df.vhd）

--我们要设计一个十字路口的交通灯，就两个按钮，东西方向一个（sensor2），南北方向一个（sensor）。流程就是，东西方向为红灯，南北在走人，
--这时候东西方向的人想过马路，按下sensor2,然后红变绿，东西走，南北停。然后南北的人想过马路，按下sensor,灯就由绿变黄再变红。
--整体上这个逻辑不是很严谨，放在这里只是举个例子。-- single Process FSM 单进程的有限状态机
library IEEE;
use IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
use IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;
use IEEE.STD_LOGIC_SIGNED.ALL;Entity Traffic_light isport(sensor : in std_logic;sensor2: in std_logic;rst	: in std_logic;clk	: in std_logic;red_light: out std_logic;green_light: out std_logic;yellow_light : out std_logic);
end entity;Architecture one_process of  Traffic_light is		--结构设定，one_process是本process的名字，一般情况下，状态机我们用一个process就够了type statetype is (red,green,yellow)           --type 是状态（圆圈），有多少个圆圈，括号里就写多少个名字；它们三个的功能就像HIGH/LOW一样，表示状态signal state : statetype;						--这里只设置了一个叫“state”的信号，它既不是输入也不是输出，表示的只是当前信号的状态begin
-- synchronous resetprocess(clk,rst)beginif rising_edge (clk) then    --CLK 上升沿触发red_light <= '1';green_light <= '0';     --这是初始设置，红灯状态yellow_light <= '0';if rst= '0' thenstate <= red;   	--如果RST复位键没有触发，那么就把红灯状态给当前状态；也可以理解为保存红灯亮elsecase state is			--注意！！！state状态设定这里只能用case，不能用ifwhen red =>			--若为状态红灯red_light <= '1';yellow_light <= '0';green_light <= '0';if sensor = '1' then		--如果按钮sensor被按下（1），那么state <= green;			--将绿灯亮的状态给”当前状态“green_light <= '1';     --绿灯亮，红灯灭red_light <= '0';elsestate <= red;			--否则的话，红灯给“当前状态”，也就是保持的意思end if;						--不要忘了end ifwhen green => 		--若状态为绿灯if sensor2 = '1' then			--如果按钮2,sensor2被按下，那么state <= yellow;			--把黄灯亮的状态给“当前状态”yellow_light <= '1';		--黄灯亮，绿灯灭green_light <= '0';else 							--否则保持绿灯亮state <= green;end if;when yellow =>		--若状态为黄灯state <= red;				--因为黄灯的下一步肯定是变红灯，所以在这就把红灯状态给“当前状态”red_light <= '1';			--红灯亮，黄灯灭yellow_light <= '0';end case;end if;end if;end process;
end one_process;

差不多懂了吧？上文的测试代码我就不写了，有兴趣的同学可以自己测试。

下面是双进程结构代码，还是以上文相同的状态逻辑流程图为例。

library IEEE;
use IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
use IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;
use IEEE.STD_LOGIC_SIGNED.ALL;entity Traffic_light is
end entity;Architecture dual_process_B of  Traffic_light is		type statetype is (red,green,yellow)           signal current_state, next_state : statetype; --请看我画的流程图，在这我定义两个状态（当前状态，下一状态）begindecoding: process(current_state, sensor)beginred_light <= '1'; --开始是红灯亮green_light <= '0';yellow_light <= '0';case current_state is --当前状态设置when red =>					--若为红灯状态，若检测到开关1按下，则把“绿灯亮”给下一状态if sensor = '1' thennext_state <= green;end if;								--若没按开关，那就保持红灯red_light <= '1';	when green =>				--若为绿灯状态，把黄灯给下一状态，并点亮绿灯next_state <= yellow;		--（逻辑不严谨，为了简单的举例才这么写的，具体流程图请见上文的手画的状态逻辑流程图）green_light <= '1';when yellow =>			--若为黄灯状态，下一状态为红灯，且黄灯点亮next_state <= red;yellow_light <= '1';end case;end process;state_register: process(clk,rst)--设置时钟进程beginif rising_edge (clk) then		--上升沿触发if rst = '1' thencurrent_state <= red;		--等复位键置1，就红灯亮（开始仿真）elsecurrent_state <= next_state;	--否则就继续循环等待end if;end if;end process;end dual_process_B;

这是我的课堂笔记，题目是老师随便的，他说逻辑有错的，我改对了。放到这就是加深理解的，学VHDL就应该多悟，多写，抄我代码没有任何意义，随便抄，您开心就好。

这篇关于VHDL有限状态机（单进程，双进程）交通灯示例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！

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