使用ModelSim自动生成状态机FSM的状态转换图

pengpengpang

HDL代码设计中重要的内容之一就是设计程序的状态机FSM，状态转换控制着整个程序的流程，为了理解程序，我们经常需要把状态机的状态转换图画出来，这样看起来很直观，但是，有没有办法自动生成状态转换图呢？在ISE或者ModelSim中有没有这样的工具呢？答案是肯定的，ModelSim中即有这样的工具，下面以ISE13.4和ModelSim6.5为例，使用一段最简单的状态机代码说明如何操作来自动生成状态转换图。代码如下：[plain] view plaincopyprint?

• module Top_fsm(
•     input clk,
•     input rst,
•     output reg fsm_out
•     );
• parameter IDLE = 3'd0, S1 = 3'd1, S2 = 3'd2, S3 = 3'd3, S4 = 3'd4, S5 = 3'd5;
• reg     [2:0]   status;
• always @ (posedge clk)
•     if(!rst)begin
•         status <= IDLE;
•     end
•     else begin
•         case(status)
•             IDLE:begin
•                 fsm_out <= 1'b0;
•                 status <= S1;
•             end
•             S1:begin
•                 fsm_out <= 1'b1;
•                 status <= S2;
•             end
•             S2:begin
•                 fsm_out <= 1'b0;
•                 status <= S3;
•             end
•             S3:begin
•                 fsm_out <= 1'b1;
•                 status <= S4;
•             end
•             S4:begin
•                 fsm_out <= 1'b0;
•                 status <= S5;
•             end
•             S5:begin
•                 fsm_out <= 1'b1;
•                 status <= IDLE;
•             end
•             default:begin
•                 fsm_out <= 1'b0;
•             end
•         endcase
•     end
• endmodule

module Top_fsm(
input clk,
input rst,
output reg fsm_out
);
parameter IDLE = 3'd0, S1 = 3'd1, S2 = 3'd2, S3 = 3'd3, S4 = 3'd4, S5 = 3'd5;
reg         [2:0]        status;
always @ (posedge clk)
if(!rst)begin
status <= IDLE;
end
else begin
case(status)
IDLE:begin
fsm_out <= 1'b0;
status <= S1;
end
S1:begin
fsm_out <= 1'b1;
status <= S2;
end
S2:begin
fsm_out <= 1'b0;
status <= S3;
end
S3:begin
fsm_out <= 1'b1;
status <= S4;
end
S4:begin
fsm_out <= 1'b0;
status <= S5;
end
S5:begin
fsm_out <= 1'b1;
status <= IDLE;
end
default:begin
fsm_out <= 1'b0;
end
endcase
end
endmodule
我们在ISE中直接切换到ModelSim仿真模式，如图所示：双击Simulate Behavioral Model，将打开ModelSim。在ModelSim中执行View---FSM list命令，如下图所示：然后就会发现ModelSim左边这部分的标签多了一项，如下面两幅图的对比：未执行命令前是这样子的：执行完命令是这样子的：这时候在FSM List标签下，可以看到如下内容，双击之：于是出现了下面的状态转换图：这时观察生成的状态转换图发现，所有的状态都在复位的情况下返回了状态IDLE，这是我们不期望的，仔细观察这时的菜单栏可以发现，有一个FSM View项：将Show Transitions to "Reset"项前面的对勾去掉，就会发现不显示复位情况下返回状态IDLE了，如下图所示：细心的人会发现状态到了S5并未返回IDLE，但在前面的状态转换图中的确有Cond2:1这种状态转到状态IDLE，这估计是软件所导致的吧。简单的应用就这些，深一些的功能自己好好探索吧。最后说一下这种自动生成的状态转换图的缺点：因为它默认生成的状态转换图一定是一个圆，所以当你的状态比较复杂时，并非是一个简单的切换时，生成的状态转换图也就会很乱很乱，可读性直接下降，不知道是可以可调节或者有什么更好的生成工具？ 来源：彬彬有礼的专栏