FPGA设计中的线性序列机（Linear Sequence Machine）设计介绍

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本篇主要是FPGA设计中的线性序列机（Linear Sequence Machine）设计介绍

FPGA设计中的线性序列机（Linear Sequence Machine）设计，特别适用于产生精确的时序控制信号，是FPGA工程师必须掌握的核心技能之一。

什么是线性序列机？

线性序列机是一种特殊类型的有限状态机（FSM）。与一般FSM不同，它的状态转移路径是线性且顺序的，就像一个计数器一样，从一个状态依次进入下一个状态，通常不会出现复杂的条件分支或跳转。

核心思想：使用一个计数器（或称为状态寄存器）来记录当前所处的“步骤”。计数器的每一个值都代表一个特定的时间点或操作步骤。

典型应用：产生控制总线时序（如I2C, SPI）、控制ADC/DAC芯片、实现步进电机驱动、生成视频时序（如VGA、HDMI的行场同步信号）、以及任何需要按严格时间顺序执行一系列操作的场景。

线性序列机与一般状态机的区别

例：    实现5个周期高电平、10个周期低电平、15周期的高电平、20周期的低电平。然后重复实现上述时序波形。

//线性序列机module line_state( clk , rst_n ，out	);input clk;input rst_n;output reg out;//------------------------------reg [5:0] cnt;always @( posedge clk or negedge rst_n ) begin	  if( !rst_n ) 		    cnt <= 6'd0;  else    if (cnt < 6'd49)       cnt <= cnt + 1'b1;    else       cnt <= 6'd0;end               
always @( posedge clk or negedge rst_n ) begin   if( !rst_n ) 		      out <= 1'b0;   else      case( cnt )			        0 : out <= 1'b1;			        5 : out <= 1'b0;			        15: out <= 1'b1;			        30: out <= 1'b0;			        default : out <= out;     endcaseend
endmodule 

总结

线性序列机是FPGA设计中实现精确时序控制的利器。其核心是一个状态计数器加上一个状态到输出的译码器。

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