面试题记录1 - 技术栈

题目：

给定一个输入序列01101001101101101找出序列为1101并统计其个数。请用有限状态机（FSM）实现。

解题：

代码：

bash 复制代码

module sequence_detector(
    input wire clk,    // 时钟信号
    input wire reset,  // 复位信号
    input wire seq_in, // 输入序列
    output reg [3:0] count // 计数器
);

    // 状态编码
    parameter S0 = 4'b0000, // 初始状态
              S1 = 4'b0001, // 检测到 '1'
              S11 = 4'b0011, // 检测到 '11'
              S110 = 4'b0110, // 检测到 '110'
              S1101 = 4'b1101; // 检测到 '1101'

    reg [3:0] current_state, next_state;

    // 状态转移：根据时钟上升沿或复位信号进行状态转移
    always @(posedge clk or posedge reset) begin
        if (reset) begin
            current_state <= S0;
            count <= 0;
        end else begin
            current_state <= next_state;
        end
    end

    // 下一个状态逻辑：根据当前状态和输入序列计算下一个状态
    always @(*) begin
        case (current_state)
            S0: begin
                if (seq_in == 1)
                    next_state = S1;
                else
                    next_state = S0;
            end
            S1: begin
                if (seq_in == 1)
                    next_state = S11;
                else
                    next_state = S0;
            end
            S11: begin
                if (seq_in == 0)
                    next_state = S110;
                else
                    next_state = S11;
            end
            S110: begin
                if (seq_in == 1)
                    next_state = S1101;
                else
                    next_state = S0;
            end
            S1101: begin
                if (seq_in == 1)
                    next_state = S11;
                else
                    next_state = S0;
            end
            default: next_state = S0;
        endcase
    end

    // 输出逻辑：当达到状态S1101时增加计数器
    always @(posedge clk or posedge reset) begin
        if (reset) begin
            count <= 0;
        end else if (current_state == S1101) begin
            count <= count + 1;
        end
    end

endmodule

仿真模块：

bash 复制代码

// 测试模块
module tb_sequence_detector;
    // 测试信号
    reg clk;
    reg reset;
    reg seq_in;
    wire [3:0] count;

    // 实例化序列检测器
    sequence_detector uut (
        .clk(clk),
        .reset(reset),
        .seq_in(seq_in),
        .count(count)
    );

    // 时钟信号生成
    always #5 clk = ~clk;

    initial begin
        // 初始化信号
        clk = 0;
        reset = 0;
        seq_in = 0;

        // 复位
        reset = 1;
        #10;
        reset = 0;

        // 提供输入序列 01101001101101101
        seq_in = 0; #10;
        seq_in = 1; #10;
        seq_in = 1; #10;
        seq_in = 0; #10;
        seq_in = 1; #10;
        seq_in = 0; #10;
        seq_in = 0; #10;
        seq_in = 1; #10;
        seq_in = 1; #10;
        seq_in = 0; #10;
        seq_in = 1; #10;
        seq_in = 1; #10;
        seq_in = 1; #10;
        seq_in = 0; #10;
        seq_in = 1; #10;
        seq_in = 1; #10;
        seq_in = 0; #10;
        seq_in = 1; #10;

        // 结束仿真
        #50;
        $finish;
    end
endmodule

结果正确：

解析：

1、状态定义：

定义FSM的不同状态来表示已经检测到的序列部分。

S0：初始状态

S1：检测到一个1

S11：检测到11

S110：检测到110

S1101：检测到1101（目标序列）

2、状态转移：根据输入位和当前状态确定下一个状态。

3、计数逻辑：每当FSM到达目标状态S1101时，增加计数器。