Designhilfe getaktete synchrone Zustandsmaschine

Das Zurücksetzen Ihrer Zustandsmaschine erfordert, dass Sie mindestens eine ansteigende Flanke haben, die Xniedrig ist.

Ohne das haben Ihre Q0... Q3Zustandsvariablen unbekannte/willkürliche Werte – das wäre offensichtlich gewesen, wenn Sie sie sich einfach angesehen hätten.

Das ist die erste Lektion beim Debuggen: Wenn die Ausgabe nicht das erwartete Ergebnis liefert, müssen Sie sich die Signale ansehen, die zur Erzeugung der Ausgabe verwendet werden. Wenn einer von ihnen nicht richtig aussieht, dann schauen Sie sich die Signale an, von denen sie abhängen, und so weiter.

Das ist aber nicht dein Hauptproblem. Ich entschuldige mich, ich hätte früher darauf eingehen sollen. In Verilog gibt es einen feinen Unterschied zwischen zwei Arten von Zuweisungen innerhalb eines initialoder always-Blocks. In Ihrem Code haben Sie

  reg Q0, Q1, Q2, Q3;
    
  always @(posedge clk) 
  begin
    Q0 = ... ;
    Q1 = ... ;
    Q2 = ... ;
    Q3 = ... ;
  end

Der =Operator heißt "Zuweisung blockieren", was bedeutet, dass die Zuweisung sofort wirksam wird, anstatt zu warten, bis alle anderen Zuweisungen ausgewertet wurden, und erst danach wirksam wird. Mit anderen Worten, wenn es an der Zeit ist, den Ausdruck für auszuwerten Q1, wurde die Variable Q0bereits aktualisiert, was zu einem anderen Ergebnis als erwartet führt.

Andererseits <=wird dies als "nicht blockierende Zuweisung" bezeichnet, was bedeutet, dass alle Zuweisungen innerhalb eines Blocks parallel ausgewertet werden, bevor eine der linken Seiten aktualisiert wird. Der Wechsel zu dieser Art von Zuweisung liefert die erwarteten Ergebnisse.

  reg Q0, Q1, Q2, Q3;
    
  always @(posedge clk) 
  begin
    Q0 <= ... ;
    Q1 <= ... ;
    Q2 <= ... ;
    Q3 <= ... ;
  end
```