Exponenta Banner

Смоделируйте конечный автомат для генерации HDL-кода

Машина состояний MATLAB

Следующий шаблон разработки показывает примеры MATLAB® Мучнистых и машины состояний Мура, которая подходит для генерации HDL-кода.

Код MATLAB в этих моделях демонстрирует лучшые практики для записи моделей MATLAB для генерации HDL-кода.

  • С блоком switch используйте оператор otherwise, чтобы составлять все условия.

  • Используйте переменные, чтобы определять состояния в конечном автомате.

В Мучнистом конечном автомате вывод зависит от состояния и входа. В конечном автомате Мура вывод зависит только от состояния.

Код MATLAB для мучнистого конечного автомата

Следующий код MATLAB задает функцию mlhdlc_fsm_mealy. Персистентная переменная представляет текущее состояние. Блок switch использует текущее состояние и вход, чтобы определить вывод и новое состояние. В каждом case в блоке switch оператор if-else вычисляет новое состояние и вывод.

%#codegen
function Z = mlhdlc_fsm_mealy(A)
% Mealy State Machine

% y = f(x,u) : 
% all actions are condition actions and 
% outputs are function of state and input 

% define states
S1 = 0;
S2 = 1;
S3 = 2;
S4 = 3;

persistent current_state;
if isempty(current_state)
    current_state = S1;   
end

% switch to new state based on the value state register
switch (current_state) 
    
    case S1,
        
        % value of output 'Z' depends both on state and inputs
        if (A)
            Z = true;
            current_state = S1;
        else
            Z = false;            
            current_state = S2;
        end
        
    case S2,
        
        if (A)
            Z = false;
            current_state = S3;
        else
            Z = true;
            current_state = S2;
        end
        
    case S3,
        
        if (A)
            Z = false;            
            current_state = S4;
        else
            Z = true;            
            current_state = S1;
        end
        
    case S4,
        
        if (A)
            Z = true;
            current_state = S1;
        else
            Z = false;            
            current_state = S3;
        end        
        
    otherwise,
        
        Z = false;
end

Код MATLAB для конечного автомата Мура

Следующий код MATLAB задает функцию mlhdlc_fsm_moore. Персистентная переменная представляет текущее состояние, и блок switch использует текущее состояние, чтобы определить вывод и новое состояние. В каждом case в блоке switch оператор if-else вычисляет новое состояние и вывод. Значение состояния представлено числовыми переменными.

%#codegen
function Z = mlhdlc_fsm_moore(A)
% Moore State Machine

% y = f(x) : 
% all actions are state actions and 
% outputs are pure functions of state only 

% define states
S1 = 0;
S2 = 1;
S3 = 2;
S4 = 3;


% using persistent keyword to model state registers in hardware
persistent curr_state;
if isempty(curr_state)
    curr_state = S1;   
end

% switch to new state based on the value state register
switch (curr_state)
    
    case S1,
        
        % value of output 'Z' depends only on state and not on inputs
        Z = true;
        
        % decide next state value based on inputs
        if (~A)
            curr_state = S1;
        else
            curr_state = S2;
        end
        
    case S2,
        
        Z = false;
        
        if (~A)
            curr_state = S1;
        else
            curr_state = S3;
        end
        
    case S3,
        
        Z = false;
        
        if (~A)
            curr_state = S2;
        else
            curr_state = S4;
        end
        
    case S4,
        
        Z = true;
        if (~A)
            curr_state = S3;
        else
            curr_state = S1;
        end
        
    otherwise,
        Z = false;
end

Лучшые практики

Этот шаблон разработки демонстрирует две лучшых практики для записи кода MATLAB для генерации HDL-кода.

  • С блоком switch используйте оператор otherwise, чтобы гарантировать, что модель составляет все условия. Если модель не покрывает все условия, сгенерированный HDL-код может содержать ошибки.

  • Чтобы определять состояния в конечном автомате, используйте переменные с численными значениями.

Документация HDL Coder
Поддержка