VHDL-FSMs中的状态管理

我在VHDL中看到的许多FSM都是通过在FSM逻辑中设置变量“

next\u state

”来工作的，然后将其分别分配给进程外部的状态变量

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如果简单地写“

状态”有什么问题，那么简单地写
状态或者甚至使用变量有什么问题吗：

state := state_five

使用一个变量来存储状态意味着它仍然完全位于进程的本地，并且不会污染整个
体系结构的命名空间

这还意味着，如果您习惯于在调试时使用printf（抱歉
report
）跟踪状态机的进度（这有时比波形查看器更可取），那么您可以在状态机进程结束时报告预期的下一个状态，这很方便

增加：
如注释中所述，变量赋值是“立即”发生的（要清楚，这不会导致
case
语句立即切换到下一个状态！）

如果您需要提前一个周期的输出，可以（偶尔）利用这种效果，方法是根据过程结束时的下一个状态分配给所述信号。如果我最终需要这样做，我倾向于使用一个显式的
next_state
变量，除了
case
语句和
state:=next_state（正好在计时进程的末尾）。它向代码审阅者演示了您打算这样做
 一些人总是编写两个进程状态机（即一个同步进程和一个并发进程）的原因可能主要是因为他们在学校里学会了这样做，就像其他人所说的那样

然而，在某些情况下，这种编码方式实际上比使用单个同步进程要好。简而言之，它允许您在同一上下文中混合同步和并发分配。考虑下面两段代码，都实现同样的事情：

两进程状态机：

process (clk)
begin
  if rising_edge(clk) then
    state <= state_next;
  end if;
end process;  

process (all)
begin 
  state_next <= state;
  case state is 
    when s_idle => 
      if req_i = '1' then 
        fifo_read <= '1'; -- Concurrent assignment
        state_next <= s_check_data; -- "Synchronous" assignment 
      end if; 
    when s_check_data =>
      if fifo_out = x"1234" then
        (...)
      end if;
    (...) 
  end case; 
end process;

process (clk)
begin 
  if rising_edge(clk) then
    case state is 
      when s_idle => 
        if req_i = '1' then 
          fifo_read <= '1';
          state <= s_wait_for_data;
        end if;
      when s_wait_for_data =>
        state <= s_check_data;
      when s_check_data =>
        -- Data word from FIFO now available.
        if fifo_out = x"1234" then
          (...)
        end if;
      (...) 
    end case;
  end if;
end process;

过程（clk）
开始
如果上升沿（clk），则
我的理解是变量的赋值发生在它们被写的地方，而信号的变化发生在过程的末尾。我想在实践中，除了在switch语句中，你不会看到状态，所以它没有什么区别；这是一个有趣的想法，但在代码中的不同位置，每个状态都会发生一些事情。（虽然在您的例子中，这两个位置在同一个进程中。）具有下一个信号的两进程状态机的优点是，您有一个case语句，每个状态（同步和并发）的所有赋值都在同一个位置。这可能更容易阅读。（并不是说我非常喜欢这种风格，只是想让讨论更加平衡。）@pc3-如果你使用next_state变量，它与两进程系统没有太大区别。但它仍然具有单个进程的特性（例如，从来没有锁存器，所有输出上都有一个DFF，所有东西都保持在一起，状态是单个进程的局部状态，更少的信号混乱）。正如你在回答中所说的，如果你必须减少延迟，那么仍然有一些事情是你用两个过程的方法无法实现的。我同意所有这些。总而言之，我尽量不要对此有太强烈的意见，因为所有不同的编码风格都有利弊。有些人喜欢编写两个进程状态机，我不鼓励他们停止。@pc3-我想我们达成了激烈的一致：）我也不想鼓励人们停止。只是停下来想想相对的优点，而不是盲目地耕耘。这些年来，相对的优点已经发生了变化，但我看到的很多建议（并不意味着你的！）似乎都是基于“旧知识”。（这让我想知道——我想知道我应该重新思考我的传统做法：）