1、有限状态机基础知识及练习,辅导讲座,状态机一般定义,（Finite State Machine，FSM）,状态机 一个离散数学模型。给定 一个输入集合，根据对输入的接受次序 来决定一个输出集合。（摩尔状态机）,状态 系统的基本数学特征。,有限状态机 输入集合和输出集合 都是有限的，并只有有限数目的状态。,输入集合 A,输出集合 X,状态记忆,输出形成,状态迁移,状态机一般结构,CLK,组合逻辑,时序逻辑,同步,当前状态,后续状态,S,a1 , a2 , , an,x1 , x2 , , xn,状态位置,状态名称,转移方向,输入集合（触发事件）,输出集合（执行动作）,状态等待,状态迁移图,nn,
2、a1 , a2 , , an,x1 , x2 , , xn,状态位置,状态名称,转移方向,输入集合（触发事件）,输出集合（执行动作）,状态等待,状态迁移图,S,状态编码,状态机实例 自动门,有一自动门，它可以被锁上，也可以开锁。当门锁上时，某人可以在它的槽中塞进一枚硬币。这样，门就会自动开锁，转变到开锁的状态；人通过后，门就会自动锁上。 我们希望把自动门交给一个简单的 FSM管理。通过对这个简单 FSM 的分析， 了解FSM 的设计过程。,自动门的基本状态,加 锁,开 锁,投币 / 开锁,通过 / 加锁,初始状态, / 加锁,状态机实例,异常处理,通过 / 报警,投币 / 谢谢,加 锁,开 锁
3、,投币 / 开锁,通过 / 加锁,初始状态, / 加锁,状态机实例,自动门的结构简图,状态机实例,控制器,自动门实例的VHDL描述,状态机实例,自动门实例的方真（一）,状态机实例,自动门实例的方真（二）,状态机实例,通过 / 报警,投币 / 谢谢,加 锁,开 锁,投币 / 开锁,通过 / 加锁,异常处理优化,状态机实例,修改“加锁”状态的异常处理,初始状态, / 加锁,投币 / 谢谢,加 锁,开 锁,投币 / 开锁,通过 / 加锁,异常处理优化,状态机实例,修改“加锁”状态的异常处理,初始状态, / 加锁,一个更好的异常处理方案,投币 / 谢谢,加 锁,开 锁,投币 / 开锁,通过 / 加锁,
4、初始状态, / 加锁,违 例,通过 / 报警,通过,投币,解警 / 消除警报,就绪 / 消除警报、加锁,状态机实例,是否完美了？,？,、撤销“谢谢”,2s / 撤销“谢谢”,再问一次：是否完美了？,完美只是相对的！,“就绪” 是退出 “违例” 状态的唯一条件！,状态机实例,诊断处理,投币 / 谢谢,加 锁,开 锁,投币 / 开锁,通过 / 加锁、撤销“谢谢”,初始状态,/ 加锁,违 例,通过 / 报警,通过,投币,解警 / 消除警报,就绪 / 消除警报、加锁,投币测试,通过测试,投币 / 谢谢,通过 / 撤销“谢谢”,H,/ 撤销“谢谢”,普通模式,诊断模式,复位 / 消除警报、加锁、撤销“谢
5、谢”,2s / 撤销“谢谢”,注意状态的嵌套使用！,超状态,子状态,加锁测试 / 加锁,开锁测试 / 开锁,报警测试 / 报警,解警测试 / 解警,诊断 / 状态保护,返回 / 状态恢复,虚状态（断点保护）,回顾自动门的基本状态,加 锁,开 锁,投币 / 开锁,通过 / 加锁,初始状态, / 加锁,状态机实例,小 结（概念）,无论对连续系统还是离散系统，状态概念无所不在。FSM 提供了一种描述和控制应用逻辑的非常强大的方法，具有规则简单、可读性和可验证性强等特点。,FSM 也是个不错的工具。很多复杂的逻辑都可以用一张图表来表述。,对一个复杂离散系统而言， 使用 FSM 方案几乎无所不能。FSM
6、 在通信协议、图形界面控制和其他很多工程应用中均有其足迹。, 明确对象要求，确定输入和输出集合，合 理分配状态。,小 结（方法）, 确定状态迁移方向和迁移触发条件，确定 合乎要求的输出集合。, 充分预计各种异常情况，确定异常处理策 略及出口。, 按照实际需求，制定合理的诊断模式。, 完成系统综合。, 系统评价，设计验证。,练习（1）：交通信号机, 绿信比 1:1, 路型 十字交叉, 相变周期 20(s), 黄(红黄)灯时间 2(s), 绿闪周期 0.5(s), 绿闪时间 5(s), 定时输入 100 Hz,TTL,练习（2）：升降电梯, 平层信号开关 每层, 楼层数 4 层, 楼层数显 1 位十进制, 顶层呼叫按钮 向下, 底层呼叫按钮 向上, 中间层呼叫按钮 向上、向下, 运行方向指示 2 LED,
