Abstract

在DE2上用FSM實現汽車尾燈控制電路。

Introduction

使用環境：Quartus II 9.1 web edition + DE2

假設汽車尾部左右兩側各有3個指示燈，要求設計一個電路實現如下功能：

1. 汽車正常行駛時，尾部兩側的6個燈全滅；

2. 剎車時，尾部兩側的燈全亮，即緊急狀態；

3. 右轉彎時，右側3個燈按向右的順序循環點亮，每次只有一個燈亮，左側燈全滅；

4. 左轉彎時，左側3個燈按向左的順序循環點亮，每次只有一個燈亮，右側燈全滅；

5. 右轉彎剎車時，右側的3個燈順序循環點亮，左側的燈全亮；左轉彎剎車時，左側的3個燈順序循環點亮，右側的燈全亮；

6. 倒車時，尾部兩側的6個燈不停的按一定頻率閃爍。

假設電路的輸入鐘信號為cp，cp的頻率等于汽車尾燈所要求的閃爍頻率。Specification

State diagram

1. 輸出狀態表

2. 狀態圖如圖 1 汽車尾燈狀態圖

圖 1 汽車尾燈狀態圖

完成狀態圖后，這個系統的設計就完成一大部分，剩下的工作就是用HDL描述電路，仿真、下載、驗證功能。

完整代碼

/*

（C） yf.x 2010 http://halflife.cnblogs.com/

Filename ： part1.v

Compiler ： Quartus II 9.1 Web Edition

Description ： Demo how to use Switch and led

Release ： 03/23/2010 1.0

*/

taillight.v

指定

Conclusion

整個設計最具創意也是最難的部分就是設計狀態圖，在狀態轉移描述的部分，我采用了獨熱碼（one-hot code）同時在狀態編碼的后6位包含輸出狀態，這樣做的優點是簡化了譯碼電路，同時避免毛刺。因為針對DE2上的fpga設計，所以相對占用觸發器的資源比其他編碼方式要多。但fpga的優點就是觸發器資源多。J

目前驗證已知存在的問題，汽車尾燈作為一個經典的課設，在John.F wakerly的《數字設計—原理與實踐》的第7章有詳細的描述，但不包括第5條（轉彎時剎車），所以設計狀態圖，還是不確定足夠完美。在DE2上驗證時，轉彎時剎車必須先轉彎（激活轉彎的信號）再剎車才會正常顯示上述輸出狀態表的狀態。當然這也是剎車的優先級最高決定的，還沒發現大問題，但總覺得不夠完美，希望有興趣的同好，能測試一下，看如何改進。

Reference

1. John，F， Wakerly 《數字設計原理與實踐（4th）》 機工

2. 羅杰 《Verilog HDL與數字ASIC設計基礎》 華科