大家好我是酸菜魚(yú)，這個(gè)系列著重講解數(shù)字ic或FPGA實(shí)習(xí)面試及秋招面試的高頻手撕代碼題

數(shù)字IC手撕代碼-分頻器（任意偶數(shù)分頻，任意奇數(shù)分頻，任意小數(shù)分頻）----分頻大師 - 嗶哩嗶哩 (bilibili.com)

具體內(nèi)容涉及：

????????一說(shuō)到序列檢測(cè)，你腦子里要立馬跳出兩種解法，一種是狀態(tài)機(jī)寫(xiě)法， 一種是移位寄存器寫(xiě)法，看過(guò)一個(gè)面經(jīng)，面試官讓手撕一個(gè) 五位01序列的序列檢測(cè)，作者用狀態(tài)機(jī)寫(xiě)的，寫(xiě)完被批評(píng)代碼太復(fù)雜，再寫(xiě)一個(gè)簡(jiǎn)單的方法（也即移位寄存器方法）最后沒(méi)寫(xiě)出來(lái)。雖然第二種方法更簡(jiǎn)單更好用，但是我們兩種方法都得會(huì)。

序列檢測(cè)有什么用？

????????如果讓你實(shí)現(xiàn)一個(gè)電子鎖，輸入密碼，密碼正確就開(kāi)，密碼錯(cuò)誤就不開(kāi)，你會(huì)如何寫(xiě)代碼？用if-else嵌套嘛，如果第一個(gè)數(shù)對(duì)了，再去判斷第二個(gè)數(shù)，完了再判斷第三個(gè)數(shù)，判斷第四個(gè)。

????????這種方法在輸入密碼位數(shù)比較少的時(shí)候可行，但是如果密碼位數(shù)很多。而一個(gè) if-else 語(yǔ)句最后被綜合出來(lái)就是一個(gè)MUX，如果循環(huán)嵌套很多，那就是級(jí)聯(lián)MUX，這會(huì)帶來(lái)一連串長(zhǎng)的組合邏輯，有很大的delay，所以這種方法是不可取的。

狀態(tài)機(jī)寫(xiě)法

????????我們引出有限狀態(tài)機(jī)（FSM）來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。

????????要去寫(xiě)一個(gè)狀態(tài)機(jī)，第一步要做的就是畫(huà)出狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，我們要知道總共有幾個(gè)狀態(tài)，以及狀態(tài)和狀態(tài)之間的跳轉(zhuǎn)條件是什么。

????????比如說(shuō)我們做?序列檢測(cè)?1011，檢測(cè)到“1011”則輸出1，沒(méi)檢測(cè)到輸出0?

????????先畫(huà)出序列檢測(cè)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。

????????畫(huà)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖要注意，在一個(gè)狀態(tài)中，如果檢測(cè)錯(cuò)誤，不是一定會(huì)跳到IDLE初始狀態(tài)，也可能跳到相鄰狀態(tài)。比如在S4狀態(tài)，如果在下一個(gè)時(shí)鐘周期，input = 0，狀態(tài)不會(huì)跳轉(zhuǎn)到IDLE，因?yàn)樯弦粋€(gè)輸入是1，連起來(lái)是10，所以反而會(huì)調(diào)到S2狀態(tài)。

狀態(tài)轉(zhuǎn)移部分我們用三段式的寫(xiě)法。

第一段：狀態(tài)轉(zhuǎn)移，每當(dāng)時(shí)鐘上升沿到來(lái)的時(shí)候，當(dāng)前狀態(tài)跳轉(zhuǎn)到下一個(gè)狀態(tài)。

第二段：根據(jù)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖寫(xiě)case，組合邏輯，要用阻塞性賦值。只要狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖畫(huà)的對(duì)，這里就不會(huì)出錯(cuò)

第三段：結(jié)果輸出，時(shí)鐘上升沿到來(lái)的時(shí)候，檢測(cè)當(dāng)前狀態(tài)是否是S4，如果是，則det信號(hào)輸出1，否則輸出0。在這里我們要知道，這第三段的寫(xiě)法是時(shí)序邏輯，所以det信號(hào)拉高會(huì)比當(dāng)前狀態(tài)跳轉(zhuǎn)到S4遲一個(gè)周期。

? ? ? ? RTL代碼：

Testbench：

我們編寫(xiě)testbench，讓data輸入流為：011011011001

細(xì)心的小伙伴就發(fā)現(xiàn)我們這一串?dāng)?shù)據(jù)流里面，隱藏著兩個(gè)1011.所以最終結(jié)果應(yīng)該要輸出2個(gè)1011才對(duì)，并且兩個(gè)1011之間僅僅相隔了兩個(gè)周期。

波形：

檢測(cè)到data信號(hào)輸入1011后，det信號(hào)在時(shí)鐘的下一個(gè)上升沿拉高，并且和我們testbench編寫(xiě)的數(shù)據(jù)流反饋一致：011011011001輸出兩個(gè)det高電平，且相距兩個(gè)時(shí)鐘周期，符合我們的設(shè)計(jì)。

狀態(tài)機(jī)寫(xiě)序列檢測(cè)1011到此結(jié)束。