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

openCV中KNN算法的实现

《openCV中KNN算法的实现》KNN算法是一种简单且常用的分类算法,本文主要介绍了openCV中KNN算法的实现,文中通过示例代码介绍的非常详细,对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值,需要的... 目录KNN算法流程使用OpenCV实现KNNOpenCV 是一个开源的跨平台计算机视觉库,它提供了各

OpenCV图像形态学的实现

《OpenCV图像形态学的实现》本文主要介绍了OpenCV图像形态学的实现,包括腐蚀、膨胀、开运算、闭运算、梯度运算、顶帽运算和黑帽运算,文中通过示例代码介绍的非常详细,需要的朋友们下面随着小编来一起... 目录一、图像形态学简介二、腐蚀(Erosion)1. 原理2. OpenCV 实现三、膨胀China编程(

通过Spring层面进行事务回滚的实现

《通过Spring层面进行事务回滚的实现》本文主要介绍了通过Spring层面进行事务回滚的实现,包括声明式事务和编程式事务,具有一定的参考价值,感兴趣的可以了解一下... 目录声明式事务回滚:1. 基础注解配置2. 指定回滚异常类型3. ​不回滚特殊场景编程式事务回滚:1. ​使用 TransactionT

Android实现打开本地pdf文件的两种方式

《Android实现打开本地pdf文件的两种方式》在现代应用中,PDF格式因其跨平台、稳定性好、展示内容一致等特点,在Android平台上,如何高效地打开本地PDF文件,不仅关系到用户体验,也直接影响... 目录一、项目概述二、相关知识2.1 PDF文件基本概述2.2 android 文件访问与存储权限2.

使用Python实现全能手机虚拟键盘的示例代码

《使用Python实现全能手机虚拟键盘的示例代码》在数字化办公时代,你是否遇到过这样的场景:会议室投影电脑突然键盘失灵、躺在沙发上想远程控制书房电脑、或者需要给长辈远程协助操作?今天我要分享的Pyth... 目录一、项目概述:不止于键盘的远程控制方案1.1 创新价值1.2 技术栈全景二、需求实现步骤一、需求

Spring Shell 命令行实现交互式Shell应用开发

《SpringShell命令行实现交互式Shell应用开发》本文主要介绍了SpringShell命令行实现交互式Shell应用开发,能够帮助开发者快速构建功能丰富的命令行应用程序,具有一定的参考价... 目录引言一、Spring Shell概述二、创建命令类三、命令参数处理四、命令分组与帮助系统五、自定义S

SpringBatch数据写入实现

《SpringBatch数据写入实现》SpringBatch通过ItemWriter接口及其丰富的实现,提供了强大的数据写入能力,本文主要介绍了SpringBatch数据写入实现,具有一定的参考价值,... 目录python引言一、ItemWriter核心概念二、数据库写入实现三、文件写入实现四、多目标写入

Android Studio 配置国内镜像源的实现步骤

《AndroidStudio配置国内镜像源的实现步骤》本文主要介绍了AndroidStudio配置国内镜像源的实现步骤,文中通过示例代码介绍的非常详细,对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值,... 目录一、修改 hosts,解决 SDK 下载失败的问题二、修改 gradle 地址,解决 gradle

SpringSecurity JWT基于令牌的无状态认证实现

《SpringSecurityJWT基于令牌的无状态认证实现》SpringSecurity中实现基于JWT的无状态认证是一种常见的做法,本文就来介绍一下SpringSecurityJWT基于令牌的无... 目录引言一、JWT基本原理与结构二、Spring Security JWT依赖配置三、JWT令牌生成与

SpringBoot实现微信小程序支付功能

《SpringBoot实现微信小程序支付功能》小程序支付功能已成为众多应用的核心需求之一,本文主要介绍了SpringBoot实现微信小程序支付功能,文中通过示例代码介绍的非常详细,对大家的学习或者工作... 目录一、引言二、准备工作(一)微信支付商户平台配置(二)Spring Boot项目搭建(三)配置文件