基于FSM实现的汽车尾灯控制电路设计

Abstract

在DE2上用FSM实现汽车尾灯控制电路。

Introduction

使用环境：Quartus II 9.1 web edition + DE2

假设汽车尾部左右两侧各有3个指示灯，要求设计一个电路实现如下功能：

1. 汽车正常行驶时，尾部两侧的6个灯全灭；

2. 刹车时，尾部两侧的灯全亮，即紧急状态；

3. 右转弯时，右侧3个灯按向右的顺序循环点亮，每次只有一个灯亮，左侧灯全灭；

4. 左转弯时，左侧3个灯按向左的顺序循环点亮，每次只有一个灯亮，右侧灯全灭；

5. 右转弯刹车时，右侧的3个灯顺序循环点亮，左侧的灯全亮；左转弯刹车时，左侧的3个灯顺序循环点亮，右侧的灯全亮；

6. 倒车时，尾部两侧的6个灯不停的按一定频率闪烁。

假设电路的输入钟信号为cp，cp的频率等于汽车尾灯所要求的闪烁频率。Specification

State diagram

1. 输出状态表

2. 状态图如图 1 汽车尾灯状态图

图 1 汽车尾灯状态图

完成状态图后，这个系统的设计就完成一大部分，剩下的工作就是用HDL描述电路，仿真、下载、验证功能。

完整代码

/*

（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

整个设计最具创意也是最难的部分就是设计状态图，在状态转移描述的部分，我采用了独热码（one-hot code）同时在状态编码的后6位包含输出状态，这样做的优点是简化了译码电路，同时避免毛刺。因为针对DE2上的fpga设计，所以相对占用触发器的资源比其他编码方式要多。但fpga的优点就是触发器资源多。J

目前验证已知存在的问题，汽车尾灯作为一个经典的课设，在John.F wakerly的《数字设计—原理与实践》的第7章有详细的描述，但不包括第5条（转弯时刹车），所以设计状态图，还是不确定足够完美。在DE2上验证时，转弯时刹车必须先转弯（激活转弯的信号）再刹车才会正常显示上述输出状态表的状态。当然这也是刹车的优先级最高决定的，还没发现大问题，但总觉得不够完美，希望有兴趣的同好，能测试一下，看如何改进。

Reference

1. John，F， Wakerly 《数字设计原理与实践（4th）》 机工

2. 罗杰 《Verilog HDL与数字ASIC设计基础》 华科