在FPGA设计里，状态机的设计是最为重要的环节之一。很多FPGA系统里的运行成功基本上和状态机设计相关，毫不夸张地说，FPGA系统的成功，其中一半归于状态机。所以我们该如何做好状态机？

一般来说，工程师在状态机的设计中基本采用两段式写法（2个always模块）或三端式写法（3个always模块）。

1、两段式写法

两段式写法的核心思想是：一个always模块采用同步时序描述状态转移，另一个always模块采用组合逻辑方式频段状态转移条件，描述状态转移规律，其结构如下图：

2、三段式写法

三段式写法的核心思想是：一个always模块采用同步时序的方式描述状态转移，一个采用组合逻辑的方式判断转移条件，描述状态转移规律，第三个always模块使用同步时序电路描述每个状态的输出，其结构如下图：

3、状态机设计的其他技巧及注意事项：

①状态机的编码最好使用one-hot（独热码）；

②一个完备的状态机应具备初始化状态和默认状态；

③状态机的编码可以用parameter定义，不推荐使用define宏定义；

④时序逻辑always模块使用非阻塞幅值“<=”，组合逻辑模块使用阻塞赋值“=”；

⑤使用完备的if...else语句和case语句；

⑥case语句需具备full_case和parallel_case属性，full_case定义了所有可能的输入模式，parallel_case定义了case项是不重复的。