三段式有限状态机Verilog代码

状态机由状态寄存器和组合逻辑电路构成，能够根据控制信号按照预先设定的状态进行状态转移，是协调相关信号动作、完成特定操作的控制中心。有限状态机简写为FSM（Finite State Machine），主要分为2大类：

第一类，若输出只和状态有关而与输入无关，则称为Moore状态机。

第二类，输出不仅和状态有关而且和输入有关系，则称为Mealy状态。

module FSM(
    input clk,
    input clr,
    input x,
    output reg z,
    output reg [:] current_state,next_state
    );//101序列检测器；
//FSM中主要包含现态CS、次态NS、输出逻辑OL；
    parameter S0='b00,S1=2'b01,S2='b11,S3=2'b10;//状态编码，采用格雷编码方式，S0为IDLE；

/*------------------次态和现态的转换---------------*/
always @(posedge clk or negedge clr) begin
        if(clr)
            current_state<=S0;
        else
            current_state<=next_state

end

/*------------------现态在输入情况下转换为次态的组合逻辑---------------*/
    always @(current_state or x) begin
        case(current_state)
            S0:begin
                if(x)
                    next_state<=S1;
                else
                    next_state<=S0;
            end
            S1:begin
                if(x)
                    next_state<=S1;
                else
                    next_state<=S2;
            end
            S2:begin
                if(x)
                    next_state<=S3;
                else
                    next_state<=S0;
            end
            S3:begin
                if(x)
                    next_state<=S1;
                else
                    next_state<=S2;
            end
            default:next_state<=S0;
        endcase
    end
/*------------------现态到输出的组合逻辑---------------*/
        always @(current_state) begin
            case(current_state)//从S3要变化到S2这一刻；
                S3:z='b1;
                default:z='b0;
            endcase
        end
endmodule