状态机“毛刺”的产生及消除方法
if lock1=‘1’ and lock1’event then
regl=d;
end if;
end process;
q=regl;
……
其时序仿真波形如图1所示。
Moore型状态机组成框图如图2所示。
因为Moore型状态机的输出信号来自组合逻辑——输出译码器，输出信号中带有“毛刺”，且引起了输出信号Q的误动作,结果从其仿真时序图中可以发现。
在同步电路中，一般情况下“毛刺”不会产生重大影响。因为“毛刺”仅发生在时钟有效边沿之后的一小段时间内，只要在下一个时钟有效边沿到来之前“毛刺”消失即可。但当状态机的输出信号作为其他功能模块的控制信号，例如作为异步控制、三态使能控制或时钟信号使用时，将会使受控模块发生误动作，造成系统工作混乱。因此，在这种情况下必须通过改变设计消除毛刺。
消除状态机输出信号的“毛刺”一般可采用三种方案：
(1)调整状态编码，使相邻状态间只有1位信号改变，从而消除竞争冒险的发生条件，避免了毛刺的产生。常采用的编码方式为格雷码。它适用于顺序迁移的状态机。
(2)在有限状态机的基础上采用时钟同步信号，即把时钟信号引入组合进程。状态机每一个输出信号都经过附加的输出寄存器,并由时钟信号同步，因而保证了输出信号没有毛刺，如图3所示。这种方法存在一些弊端：由于增加了输出寄存器,硬件开销增大，这对于一些寄存器资源较少的目标芯片是不利的;从状态机的状态位到达输出需要经过两级组合逻辑,这就限制了系统时钟的最高工作频率;由于时钟信号将输出加载到附加的寄存器上,所以在输出端得到信号值的时间要比状态的变化延时一个时钟周期。
(3)直接把状态机的状态码作为输出信号，即采用状态码直接输出型状态机，使状态和输出信号一致,使得输出译码电路被优化掉了，因此不会出现竞争冒险。这种方案，占用芯片资源少，信号与状态变化同步，因此速度快，是一种较优方案。但在设计过程中对状态编码时可能增加状态向量，出现多余状态。虽然可用CASE语句中WHENOTHERS来安排多余状态，但有时难以有效控制多余状态,运行时可能会出现难以预料的情况。因此它适用于状态机输出信号较少的场合。
若对ADC0809的采样控制采用状态码直接输出型状态机方案，其主要程序如下：
begin
lock=lock1;
process(current_state,eoc)
begin
case current_state IS
when st0 => next_state =st1;
when st1 => next_state =st2;
when st2 => next_state =st3;
when st3 => if (eoc =‘1’)then next_state =st3; else next_state =st4;end if;
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