2 - FPGA基礎(chǔ)知識問答500問連載 （二）

25：設(shè)計一個自動飲料售賣機，飲料10分錢，硬幣有5分和10分兩種，并考慮找零，
1.畫出fsm（有限狀態(tài)機）
2.用verilog編程，語法要符合fpga設(shè)計的要求
3.設(shè)計工程中可使用的工具及設(shè)計大致過程？

library IEEE;

use IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;

use IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;

use IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;

entity drink_auto_sale is

port(clk: in std_logic;

reset:in std_logic;

sw101:in std_logic;

sw102:in std_logic;

buy : out std_logic;

back: out std_logic);

end drink_auto_sale;

architecture Behavioral of drink_auto_sale is

type state_type is(st0,st1);

signal cs ,ns : state_type;

begin

process(clk,reset)

begin

if(reset = '1') then

cs <= st0;

elsif(clk'event and clk = '1') then

cs <= ns;

end if;

end process;

process(reset ,cs)

begin

case cs is

when st0 => if( sw101 = '1') then

ns <= st1;

buy<= '0';

back<= '0';

elsif(sw102 = '1') then

ns <= st0;

buy<= '1';

back <= '0';

else

ns <= st0 ;

buy <= '0';

back <= '0';

end if;

when st1 => if(sw101 = '1') then

ns <= st0;

buy <= '1';

back <= '0';

elsif(sw102 = '1') then

ns <= st0;

buy <= '1';

back <= '1';

end if;

when others => ns <= st0;

buy<= '0';

back <= '0';

end case;

end process;

end Behavioral;

設(shè)計過程：設(shè)定三個狀態(tài)：0分，5分；當狀態(tài)為0分時，接收到5分信號脈沖后轉(zhuǎn)為5分；接收到10分信號脈沖時，轉(zhuǎn)到0分狀態(tài)，同時彈出飲料，不找零；狀態(tài)為5分時，接受到5分信號，彈出飲料，不找零，返回0分狀態(tài)；當接受到10分狀態(tài)時，彈出飲料，找零，并返回零分狀態(tài)。

所用設(shè)計工具：ISE7.1，modelsim,synplify

（不知道為什么上面的狀態(tài)機設(shè)計在synplify的RTL view中沒能看到狀態(tài)機流程圖，所以狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖就沒畫）。

Q26：什么是"線與"邏輯,要實現(xiàn)它,在硬件特性上有什么具體要求?

線與邏輯是兩個輸出信號相連可以實現(xiàn)與的功能。在硬件上,要用oc門來實現(xiàn),由于不用 oc門可能使灌電流過大,而燒壞邏輯門. 同時在輸出端口應(yīng)加一個上拉電阻。Oc門就是集電極開路門。

Q27：什么是競爭與冒險現(xiàn)象?怎樣判斷?如何消除?

在組合電路中，某一輸入變量經(jīng)過不同途徑傳輸后，到達電路中某一匯合點的時間有先有后，這種現(xiàn)象稱競爭；由于競爭而使電路輸出發(fā)生瞬時錯誤的現(xiàn)象叫做冒險。（也就是由于競爭產(chǎn)生的毛刺叫做冒險）。判斷方法：代數(shù)法（如果布爾式中有相反的信號則可能產(chǎn)生競爭和冒險現(xiàn)象）；卡諾圖：有兩個相切的卡諾圈并且相切處沒有被其他卡諾圈包圍，就有可能出現(xiàn)競爭冒險；實驗法：示波器觀測；
解決方法：1：加濾波電路，消除毛刺的影響；2：加選通信號，避開毛刺；3：增加冗余項消除邏輯冒險。