型和型状态机的变种

    8．8　MEALY型和MOORE型状态机的变种

    无论是MEALY型状态机还是MOORE型状态机，其输出信号都可能有“毛刺”发生（这是由数字逻辑中的“竞争”而产生的），因为它们的输出信号都来自于组合逻辑。在同步电路中，一般情况下“毛刺”并不会产生重大影响。这是因为“毛刺”仅发生在时钟有效边沿的一小段时间内，只要在下一个时钟有效边沿到来之前“毛刺”消失即可（即信号达到稳定）。但是，如果把状态机的输出信号作为三态使能控制或时钟来使用，就要必须保证状态机的输出没有“毛刺”。

    要输出信号不带“毛刺”的状态机，可采用状态机的以下三个变种：

    （1）直接把状态机的状态作为输出信号；

    （2）在MOORE型状态机的基础上，用同步时钟输出信号；

    （3）在MEALY型状态机的基础上，用同步时钟输出信号。

    下面分别对状态机的三个变种给予说明。

    1．直接把状态机的状态作为输出信号

    直接把状态机的状态作为输出信号（output＝state），是状态机的一种特殊类型。要使用这种变种的状态机，必须在VHDL源代码中对状态的编码加以明确的规定，使状态和输出信号的取值一致。这实际是一种特殊类型的MOORE型状态机，采用特殊的状态编码使输出译码电路优化。

    这种类型的状态机的状态图如图8．8．1所示，在表示方法上和MOORE型状态机完全一样。但是它的框图（见图8．8．2）却明白无误地指出输出信号直接来自状态寄存器，因而保证了输出信号上没有“毛刺”。

    

    

    图8．8．1　直接把状态机的状态作为输出信号的状态机的状态图

    

    

    图8．8．2　直接把状态机的状态作为输出信号的状态机的框图

    作为一个实例，下面是直接把状态机的状态作为输出信号的MOORE型状态机的VHDL源代码。

    

    

    2．用同步时钟输出信号的MOORE型状态机

    用同步时钟输出信号的MOORE型状态机和普通的MOORE型状态机的不同之处在于：将时钟信号加载到附加的D触发器中，从而消除了“毛刺”。因此，在输出端得到的信号值的时间要比普通的MOORE型状态机晚一个时钟周期。

    图8．8．3为这种状态机的状态图，图8．8．4为这种状态机的框图。

    

    

    图8．8．3　用同步时钟输出信号的MOORE型状态机的状态图

    

    

    图8．8．4　用同步时钟输出信号的MOORE型状态机的框图

    作为一个实例，下面是用同步时钟输出信号的MOORE型状态机的VHDL源代码。

    

    

    3．用同步时钟输出信号的MEALY型状态机

    用同步时钟输出信号的MEALY型状态机和普通的MEALY型状态机的不同之处在于：将时钟信号加载到附加的D触发器中，从而消除了“毛刺”。因此，在输出端得到的信号值的时间要比普通的MEALY型状态机晚一个时钟周期。

    图8．8．5为这种类型状态机的状态图，图8．8．6为其框图。

    

    

    图8．8．5　用同步时钟输出信号的MEALY型状态机的状态图

    

    

    图8．8．6　用同步时钟输出信号的MEALY型状态机的框图

    作为一个实例，下面是用同步时钟输出信号的MEALY型状态机的VHDL源代码。