Рассмотрим проект контроллера светофора для пешеходного перехода.

Имеем следующее оборудование:

• светофор для автомобилей, три сигнала: красный, желтый, зеленый
• светофор для пешеходов, два сигнала: красный, зеленый
• кнопка переключения
• генератор импульсов, задающий время

В обычном состоянии автомобильный светофор должен быть открыт (зеленый), а пешеходный - закрыт (красный). По нажатию кнопки светофоры должны переключиться, открыв пешеходный переход, затем вернуться в исходное состояние.

Для реального светофора время каждого состояния должно задаваться отдельно, но это оставим на потом.

Классическая реализация конечного автомата.

//
// Simple traffic light controller.
// Implemented using Verilog.
// There are two traffic lights: one for cars and another for pedestrians.
// Usually car light is green and pedestrian light is red.
// Pressing button requests opening the way for pedestrians.
//
module traffic_light (
	input wire clock,
	input wire button,
	output wire car_red,
	output wire car_yellow,
	output wire car_green,
	output wire ped_red,
	output wire ped_green);
 
// Four states:
// 0) yellow for cars, red for pedestrians
// 1) red for cars, green for pedestrians
// 2) red+yellow for cars, red for pedestrians
// 3) green for cars, red for pedestrians
 
parameter [1:0] YELLOW     = 0;
parameter [1:0] RED        = 1;
parameter [1:0] RED_YELLOW = 2;
parameter [1:0] GREEN      = 3;
 
reg [1:0] state, next_state;
 
// Pressing button forces state 0. Then states
// are changed every clock cycle 0->1->2->3.
// State 3 is kept until pressing req.
 
always @ (state or button)
begin
	next_state = GREEN;
 
	case (state)
	YELLOW:
		next_state = RED;
	RED:
		next_state = RED_YELLOW;
	RED_YELLOW:
		next_state = GREEN;
	GREEN:
		if (button == 1) begin
			next_state = YELLOW;
		end else begin
			next_state = GREEN;
		end
	default:
		next_state = GREEN;
	endcase
end
 
always @ (posedge clock)
begin
	state <= next_state;
 
	case (next_state)
	YELLOW: begin
		car_red    <= 0;
		car_yellow <= 1;
		car_green  <= 0;
		ped_red    <= 1;
		ped_green  <= 0;
	end
	RED: begin
		car_red    <= 1;
		car_yellow <= 0;
		car_green  <= 0;
		ped_red    <= 0;
		ped_green  <= 1;
	end
	RED_YELLOW: begin
		car_red    <= 1;
		car_yellow <= 1;
		car_green  <= 0;
		ped_red    <= 1;
		ped_green  <= 0;
	end
	GREEN: begin
		car_red    <= 0;
		car_yellow <= 0;
		car_green  <= 1;
		ped_red    <= 1;
		ped_green  <= 0;
	end
	endcase
end
endmodule

Цикл с четырьмя состояниями. Код можно было бы еще упростить, убрав избыточные присваивания.

Оператор-метка «label» выполняет двойную функцию:

• синхронизация относительно тактового сигнала “posedge clock”
• задание имени для состояния конечного автомата

Операторы, находящиеся между двумя метками, выполняются одновременно и параллельно.

Данный код может быть транслирован в Verilog прозрачным образом.

//
// Simple traffic light controller.
// Implemented using Plog.
// There are two traffic lights: one for cars and another for pedestrians.
// Usually car light is green and pedestrian light is red.
// Pressing button requests opening the way for pedestrians.
//
traffic_light: module {
	clock:		input;
	ped_req:	input;
	car_red:	output;
	car_yellow:	output;
	car_green:	output;
	ped_red:	output;
	ped_green:	output;
};
 
synchronize posedge clock;
 
forever {
	// Initial GREEN state
	car_red    := 0;
	car_yellow := 0;
	car_green  := 1;
	ped_red    := 1;
	ped_green  := 0;
<<green>>
	// Pressing button opens the way for pedestrians.
	// States are changed every clock until back to GREEN.
	if (button == 1) {
		// Switch to YELLOW state
		car_red    := 0;
		car_yellow := 1;
		car_green  := 0;
		ped_red    := 1;
		ped_green  := 0;
<<yellow>>
		// On next tick switch to RED state
		car_red    := 1;
		car_yellow := 0;
		car_green  := 0;
		ped_red    := 0;
		ped_green  := 1;
<<red>>
		// On next tick switch to RED-YELLOW state
		car_red    := 1;
		car_yellow := 1;
		car_green  := 0;
		ped_red    := 1;
		ped_green  := 0;
<<red_yellow>>
		// On next tick switch to GREEN state
	}
}