Numero di stati, larghezza del contatore e codici inutilizzati

Anche un contatore è una macchina a stati

Un contatore ciclico da 0 a 9 richiede dieci stati e almeno $\lceil\log_2 10\rceil=4$ bit. Un registro^{iRegistro Memorizza uno stato di più bit. I registri sincroni del corso acquisiscono gli ingressi specificati al fronte di clock. Approfondisci} a quattro bit offre però 16 configurazioni: la larghezza corretta non realizza da sola il modulo 10.

M è il numero di stati, non il massimo. Contare da 0 a M−1 differisce da 0 a M. Se si supporta M=1, imponete almeno un bit e mantenete sempre 0.

Quattro bit offrono 16 codici, ma il modulo 10 usa solo dieci stati normali. Alla scelta della larghezza vanno aggiunti confronto e politica di recupero.

Anche gli stati fuori campo fanno parte del progetto

Se per qualche motivo il contatore modulo 10 a quattro bit diventa 12, cosa accade dopo? Si possono dimostrare condizioni di inizializzazione e reset^{iReset Controllo che riporta allo stato iniziale specificato. Occorre definirne sincronicità e priorità rispetto agli altri controlli. Approfondisci} che lo escludano, oppure prevedere il ritorno a 0 da valori almeno 9. Il recupero non garantisce tolleranza a qualsiasi guasto hardware.

always_ff @(posedge clk) begin
  if (rst) count <= 4'd0;
  else if (en) begin
    if (count >= 4'd9) count <= 4'd0;
    else count <= count + 4'd1;
  end
end

L'esempio recupera anche i valori 10–15 al fronte con en=1. Con enable=0 mantiene anche quelli; se serve recupero immediato bisogna cambiare la priorità delle condizioni.

Larghezza e funzione si verificano separatamente

Dieci bit bastano per 0–999, ma l'incremento libero arriva a 1023. Servono confronto e selezione per tornare a 0 al massimo specificato. Nei contatori d'indirizzo, iterazioni e lunghezza dei pacchetti questa differenza produce direttamente accessi o lunghezze errati.