更新记录
- 2016.04.26
- 修改 outputs/signals 类型为 dff-onstate, dff-ontransit, dff-onboth, comb-ontransit, hold-onstate, hold-ontransit 和 hold-onboth 共7种；
- 修正一些 bugs
- 2016.03.22
第一版
简介
Fizzim2 是一个FSM (Finite State Machine) 工具，可以自动生成 Verilog HDL 代码。
这个工具源于 Fizzim，一个非常好的设计。给作者提了几点改进建议，没有被采纳！也许是理念不同，也许是语言不通（一个中国人和一个德国人之间使用英语交流）。好在原设计是开源的（点赞），于是就自己动手操刀了。
Fizzim2 对其做了下面增强和改进：
- all java, NOT need perl
- add HDL-View, what you see is what you get
- focus on design entry, ignore some features e.g. 'statebit' which can be accomplished by synthesizer
- more explicitly in use, change type from 'statebit, regdp, comb, flag' to 'onstate, ontransit, ontransit-dd, hold'
- add 'signals' & 'page_mode' feature, support complicated FSM design model
- modify priority feature, use 'UserAttrs' of transition as priority
- 'reset_state' can be set by right-click on state
- fix some bugs
总的说来，Fizzim2 增加了“所见即所得”的特性，和改进了几处设计输入方式，使用起来更加方便了。
下载和安装
Fizzim2 工具是一个 Java 程序，所以需要安装一个 Java 运行环境 (JRE)。我的开发版本是 Java(TM) SE Runtime Environment (build 1.6.0_33-b05)，相同或高于这个版本应该都是可以的。
JRE 安装好以后，Windows 下直接双击下载的 jar 文件，如 "Fizzim2-16.03.22.jar"，就可以运行本工具了。
命令行方式：java -jar Fizzim2-16.03.22.jar
一个实例操作 ( example/dff_onstate_1 )
操作小结
1）添加状态
2）添加转移分支
3）添加输入
4）编辑转移分支条件和优先级
5）添加输出
6）编辑输出结果
7）'Ctrl+S' 保存设计
注：关于转移分支优先级，后面有说明。
几点补充
1）'clock' 和 'reset' 是默认输入信号，不用手动添加，并可以修改变量名和边沿类型
2）无条件状态自环是默认状态转移，可以省略不画
'equation = 1' 表示无条件状态转移。上例（example/dff_onstate_1）中就省略了状态 IDLE 上和 状态 RUN 上的无条件自环。
3）可以在“example/”目录下找到本教程中所有例子的源文件
状态机分类
一般状态机基于输出信号类型 (Output-Type-Based) 进行分类，如 Moore 和 Mealy 等。实际设计中一个状态机是可以混合有 Moore 输出和 Mealy 输出，即不是纯粹的 Moore 机或是 Mealy 机。
Fizzim2的输出信号类型有 dff-onstate, dff-ontransit, dff-onboth, comb-ontransit, hold-onstate, hold-ontransit 和 hold-onboth 共7种。
注：
dff- 表示寄存器输出
comb- 表示组合逻辑输出
1）hold 信号和 non-hold 信号的区别如上图所示。没有触发的时候 (No)，no-hold 信号会回到默认值；而 hold 信号会继续保持最近一次触发值，直到下一次触发的时候才改变。
2）onstate 信号和 ontransit 信号的区别在触发位置上。如命名所提示，
-onstate 信号位置在 state 对象上（且只能在 state 对象上），被 state 对象触发；
-ontransit 信号位置在 transition 对象上（且只能在 transition 对象上），被 transition 对象触发；
-onboth 信号位置则两者都可。
3）hold 信号总是 dff- 输出类型。
4）dff-ontransit 信号和 comb-ontransit 信号在时序上的区别。dff-ontransit 比 comb-ontransit 滞后一拍。
实例分析
example/dff_onstate_1
分析：
1）'do' 是输入信号，控制从状态 IDLE 到状态 RUN 做条件转移，控制从状态 RUN 到状态 LAST 做条件转移；
2）从状态 LAST 到状态 IDLE 是无条件转移 (equation = 1)；
3）'r' 和 'f' 是 onstate 类型输出，其位置在状态圈上；
4）仿真结果显示输出 'r' 和状态 RUN (2'b01) 同步，输出 'f' 和状态 LAST (2'b10) 同步。
example/comb_ontransit_1
分析：和上例不同的是
1）'s' 和 'g' 是 comb- 类型输出，用符号 '::' 标记，其位置在转移分支上；
2）仿真结果显示输出 's' 是在状态 RUN 上自环时触发（比状态 RUN 少一个时钟周期），'g' 是在从状态 RUN 转移到状态 LAST 时触发（超前状态 LAST 一个时钟周期）。
example/dff_ontransit_1
分析：和上例 (example/comb_ontransit_1) 不同的是
1）'s' 和 'g' 是 dff- 类型输出，用符号 '=' 标记，其位置也在转移分支上；
2）仿真结果显示输出 's' 和 'g' 在相位上滞后上例一个时钟周期。
example/dff_onboth_1
分析：和上例不同的是
1）兼有 onstate 类型输出和 ontransit 类型输出；
2）'r' 是dff-onboth类型输出， 'f' 是 dff-onstate 类型输出，其位置在状态圈上；
3）'g'和'x' 是 comb-ontransit 类型输出，其位置在转移分支上。
example/hold_1
分析：
1）'g' 是 hold 类型输出，其位置在转移分支上，且用符号 '#' 标记；
2）'f' 是 hold 类型输出，其位置在状态圈上，也用符号 '#' 标记；
3）本例中定义的 'cnt' 是一个 'onstate' 类型的内部信号 (Signals)，实现计数器功能；
4）仿真结果显示输出 'g' 和 'f' 被触发后会保持，直到下一次触发才变化。
example/hold_2
分析：和上例 (example/hold_1) 不同的是
1）'g' 是 hold 类型输出，其位置既出现在转移分支上，又出现在状态圈上。
分配转移分支优先级 ( Transition Priority )
下面例子是 example/priority_1。
以状态 MIDDLE 为始点，共有三条转移分支，那条优先呢？
优先级约定表示法
| 约定 | 表示法 |
|---|---|
| 最高优先级 | 条件转移，Priority = 0 或空 |
| 第二高优先级 | 条件转移，Priority = 1 |
| 第三高优先级 | 条件转移，Priority = 2 |
| …… | …… |
| 最低优先级 | 无条件转移 |
实现复杂状态机设计 —— 页面模式 ( Page Mode )
page_mode 分为 single 和 multi 二种。
模式 single：当一个状态机有太多状态和转移分支对象，不能画在一页中的时候，我们可以把它分开画在多个页面上。
下面例子是把 'example/onstate_1' 从一页设计改成两页的设计。
'Ctrl+S' 保存设计为 'example/mode_1'，生成的 HDL 代码和原设计 'example/onstate_1' 应该是一致的。
我认为下面 multi 模式在实际设计中更常用些。通常，一个实际设计是由多个独立状态机组合而成的。
模式 multi：一个页面是一个独立的状态机。
下面例子是 'example/mode_2' 。
二个状态机分别有自己的启动状态，它们之间通过内部信号 'enter' 和 'exit' 交互作用。
下图是仿真结果。
规则检查
待续……
跋
……
“我这人确实胸无大志，很浮躁的。”
“我倒是有个建议：你为什么不去研究宇宙社会学呢？”
“宇宙社会学？”
“我随便说的一个名词，就是假设宇宙中分布着数量巨大的文明，它们的数目与能观测到的星星是一个数量级的，很多很多，这些文明构成了一个总体的宇宙社会，宇宙社会学就是研究这个超级社会的形态。”
……
“可……目前只知道我们这一个文明啊。”
“正因为如此没有人去做这个事情，这就留给你一个机会嘛。”
“叶老师，很有意思！您说下去。”
“我这么想是因为能把你的两个专业结合起来，宇宙社会学比起人类社会学来呈现出更清晰的数学结构。”
“为什么这么说呢？”
叶文洁指指天空，……
“你看，星星都是一个个的点，宇宙中各个文明社会的复杂结构，其中的混沌和随机的因素，都被这样巨大的距离滤去了，那些文明在我们看来就是一个个拥有参数的点，这在数学上就比较容易处理了。”
“但，叶老师，您说的宇宙社会学没有任何可供研究的实际资料，也不太可能进行调查和实验。”
“所以你最后的成果就是纯理论的，就像欧氏几何一样，先设定几条简单的不证自明的公理，再在这些公理的基础上推导出整个理论体系。”
“叶老师，这……真是太有意思了，可是宇宙社会学的公理是什么呢？”
“第一，生存是文明的第一需要；第二，文明不断增长和扩张，但宇宙中的物质总量保持不变。”
……
“叶老师，从社会学角度看，这两条公理都是足够坚实的……您这么快就说出来，好像胸有成竹似的。”罗辑有些吃惊地说。
“我已经想了大半辈子，但确实是第一次同人谈起这个，我真的不知道为什么要谈……哦，要想从这两条公理推论出宇宙社会学的基本图景，还有两个重要概念：猜疑链和技术爆炸。”
“很有意思的两个名词，您能解释一下吗？”
叶文洁看看表：“没有时间了，其实你这样聪明，自己也能想出来，你可以先从这两条公理着手创立这门学科，那你就有可能成为宇宙社会学的欧几里得了。”
“叶老师，我成不了欧几里得，但会记住您的话，试着去做做，以后我可能还会去请教您。”
“怕没有机会了……或者，你就当我随便说说，不管是哪种情况，我都尽了责任。好，小罗，我走了。”
“……叶老师，您保重。”
叶文洁在暮色中离去，走向她那最后的聚会。
……
—— 选自《三体2：黑暗森林》刘慈欣
