ステートマシンのロジック

CoddyのVerilogジャーニー「基礎」セクションの一部。レッスン 80/90。

チャレンジ

このレッスンでは、信号機コントローラーに状態遷移ロジックを追加します。状態機械は、ある状態から次の状態へ移行するタイミングを決定します。

状態機械のロジックは、信号機がいつ、どのように状態を変更するかを制御します。

状態のシーケンス

緑 → 黄色 → 赤 → 緑 → …

あなたのタスクは、状態機械のロジックをモジュールに追加することです。

このステップでは、新しい入力信号 next が各変更をトリガーします。タイミングカウンターは次のステップで追加します。前のステップで記述したもの（state レジスター、未使用の counter 宣言、出力用の always @(*) ブロック）はすべて残してください。

実行すること:

モジュールヘッダーの reset の後に、next という名前の1ビット入力ポートを追加します: input next,。テストベンチは次の状態を要求するために、この信号をパルス出力します
always @(posedge clk or posedge reset) ブロックを追加します
リセット時に、state を赤 (2) に設定します
next が1のとき、次の状態に移行します:
- 状態が緑 (0) の場合: 黄色に変更
- 状態が黄色 (1) の場合: 赤に変更
- 状態が赤 (2) の場合: 緑に変更

自分で試してみよう

module traffic_light (
  input clk,
  input reset,
  input next,           // 状態を変更するトリガー
  output reg red,
  output reg yellow,
  output reg green
);

  reg [1:0] state;

  // 出力の割り当て
  always @(*) begin
    case (state)
      0: begin green = 1; yellow = 0; red = 0; end
      1: begin green = 0; yellow = 1; red = 0; end
      2: begin green = 0; yellow = 0; red = 1; end
      default: begin green = 0; yellow = 0; red = 1; end
    endcase
  end

  // TODO: ステートマシンのロジックを追加（タイミングなし）
  // always @(posedge clk or posedge reset) begin
  //   if (reset) begin
  //     state <= 2;
  //   end else if (next) begin
  //     case (state)
  //       0: state <= 1;
  //       1: state <= 2;
  //       2: state <= 0;
  //     endcase
  //   end
  // end

endmodule