狀態機幾乎可以實現一切時序電路。
有限狀態機（FiniteStateMachine， FSM），根據狀態機的輸出是否與輸入有關，可分為Moore型狀態機和Mealy型狀態機。Moore型狀態機輸出僅僅與現態有關和Mealy型狀態機不僅與現態有關，也與輸入有關，所以會受到輸入的干擾，可能會產生毛刺（Glith）的現象，所以我們通常使用的是Moore型狀態機。
狀態機的編碼，二進制編碼（Binary），格雷碼編碼（Gray-code），獨熱碼（One-hot）。不同的編碼方式是防止在狀態轉移中發生突變，使得狀態轉移更為穩定，系統更加可靠，但是通常情況下我們直接採用的是二進制進行編碼，除非系統對穩定性和狀態編碼有特殊要求。
狀態機的描述，一段式、二段式、三段式。
一段式狀態機，將組合邏輯和時序邏輯混合在一起，這樣的寫法對於邏輯簡單的狀態機來說還是可以使用的，但是對於複雜的邏輯就不推薦了，如果狀態複雜也會容易出錯，而且一個always塊中信號太多也不利於維護和修改。
兩段式狀態機也是一種常用的寫法，它把組合邏輯和時序邏輯區分出來，第一段負責狀態的轉移，第二段是組合邏輯賦值，但是這種寫法的缺點是，組合邏輯較容易產生毛刺等常見問題。
三段式狀態機就可以較好的解決一段二段的不足，我也是比較推薦的寫法，第一段採用時序邏輯負責狀態轉移，第二段組合邏輯負責數據賦值，第三段時序邏輯負責輸出，代碼層次清晰，容易維護，時序邏輯的輸出解決了兩段式寫法中組合邏輯的毛刺問題。但是資源消耗會多一些，此外，三段式從輸入到輸出會比一段式和二段式延遲一個時鐘週期。在書寫狀態機的時候，一定要事先設計好狀態轉移圖，將所有的狀態都考慮到，避免狀態進入死循環，或者跳到偏離態。
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