[发明专利]状态机以及实现状态机的系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及状态机，具体地说，涉及一种实现状态机的系统及方法。

背景技术

状态机是一种模型，包括状态及在各种状态之间转换，通常该转换是作为特定输入或条件变化的结果而发生。

逻辑设计和分析经常需要状态机的设计。设计和分析过程通常包括建立作为二进制输入变量函数的二进制输出变量的模型。例如，代表机器下一状态的二进制输出变量可以当作二进制输入变量的数学变换或函数。当输入变量或逻辑状态的数量很大时，传统状态机的设计方法将导致输入和状态的数学排列变化很大，因而增加了状态机设计和测试的难度和复杂性。例如，在某些传统状态机的设计方法中，一般使用状态表来表示所有可能的状态和输入排列变换。在传统的状态机设计方法中，具有m个触发器(flip-flops)变量及n个输入的状态机需要2^(m+n)行的状态表。例如，在一种传统的设计方法中，使用4个触发器实现的18个输入和9个状态的状态机将需要2^(18+4)＝4194304行。这导致状态机很难测试且可能导致不正确、不可预测的操作。

因此，需要一种改进的状态机以及状态机设计和实现方法，以克服现有系统和方法的缺陷。

发明内容

根据本发明的一个实施例，公开了一种实现包含多个状态的状态机的系统，该状态机配置为响应输入信号从当前状态转换到下一状态。该系统包括多个状态元素，多个状态元素中的每一个代表状态机的多个状态之一，多个状态元素中的每一个接收on信号、off信号及同步信号，多个状态元素中的每一个输出状态值，多个状态元素中的每一个进一步包括用于存储临时状态值的逻辑元素，其中响应同步信号由临时状态值来更新状态值；其中多个状态元素中的第一元素的状态值是真(true)，且其中具有真状态值的多个状态元素之一是当前状态元素，且其中多个状态元素的第二元素是下一状态元素，且下一状态元素的状态值是假(false)，其中当前状态元素对应于状态机的当前状态，下一状态元素对应于状态机的下一状态，其中下一状态元素的状态值响应下一状态元素的on信号的断言(assertion)从假变为真，其中当前状态元素的状态值响应当前状态元素的off信号的断言从真变为假；其中多个状态元素中每一个的状态值响应同步信号同步地更新。

根据本发明的另一实施例，公开了一种实现包含多个状态的状态机的系统，该状态机配置为响应输入信号从当前状态转换到下一状态。该系统包括多个状态元素，多个状态元素中的每一个代表状态机的多个状态之一，多个状态元素中的每一个接收on信号、on使能信号、off信号、off使能信号及同步信号，每一个状态元素输出状态值，多个状态元素中的每一个进一步包括用于存储和输出临时状态值的锁存器(latch)，其中响应同步信号由临时状态值来更新状态值；其中多个状态元素中的第一元素的状态值是真(true)，且其中具有真状态值的多个状态元素之一是当前状态元素，且其中多个状态元素的第二元素是下一状态元素，且下一状态元素的状态值是假(false)，其中当前状态元素对应于状态机的当前状态，下一状态元素对应于状态机的下一状态，其中下一状态元素的锁存器响应当前状态元素的状态值、一个或多个输入及on使能信号断言而设置；其中下一状态元素的状态值响应同步信号由下一状态元素的锁存器输出来更新。

根据本发明的又一实施例，公开了一种实现包含多个状态的状态机的系统，该状态机配置为响应输入信号从当前状态转换到下一状态。该系统包括多个状态元素，多个状态元素中的每一个包括至少一个逻辑元素和连接于该至少一个逻辑元素的存储元素，该存储元素接收同步信号，该存储元素用于存储和输出状态元素的状态值，其中多个状态元素中的每一个代表状态机的多个状态之一；其中多个状态元素中的每一个的至少一个逻辑元素接收on信号、off信号、on使能信号，且状态值响应输入信号在ON值和OFF值之间选择地交替，其中ON值表示活跃状态元素而OFF值表示状态元素的非活跃状态；其中多个状态元素中的第一元素是活跃的，并代表当前状态，而多个状态元素中的第二元素是非活跃的，并代表下一状态，且当前状态元素对应于状态机的当前状态，下一状态元素对应于状态机的下一状态，其中on信号代表与相关状态元素的一个或多个on条件，该一个或多个on条件包括第一逻辑组合，至少包括多个状态元素之一的一个状态值、一个或多个预定输入信号及on使能信号。