本题链接：

https://hdlbits.01xz.net/wiki/Exams/ece241_2014_q5a

你要设计一个单输入、单输出串行 2 的补码 Moore 型状态机。 从数字的最低有效位开始，输入 (x) 是串行位，输出 (Z) 是输入的 2 的补码。 机器将能够接受任意长度的输入数字。 该电路需要异步复位。 转换在释放复位时开始，在复位时停止。

例如：

题目

答案

输出波形

有限状态机（Finite-State Machine，FSM），简称状态机，是表示有限个状态以及在这些状态之间的转移和动作等行为的数学模型。状态机不仅是一种电路的描述工具，而且也是一种思想方法，在电路设计的系统级和 RTL 级有着广泛的应用。

Verilog 中状态机主要用于同步时序逻辑的设计，能够在有限个状态之间按一定要求和规律切换时序电路的状态。状态的切换方向不但取决于各个输入值，还取决于当前所在状态。状态机可分为 2 类：Moore 状态机和 Mealy 状态机。

Moore 型状态机

Moore 型状态机的输出只与当前状态有关，与当前输入无关。

输出会在一个完整的时钟周期内保持稳定，即使此时输入信号有变化，输出也不会变化。输入对输出的影响要到下一个时钟周期才能反映出来。这也是 Moore 型状态机的一个重要特点：输入与输出是隔离开来的。

参考内容：

6.3 Verilog 状态机 | 菜鸟教程：

https://www.runoob.com/w3cnote/verilog-fsm.html