GUÍA 26-10-26 Sistemas Embebidos

LA207 · lunes 26/10/2026 · 18:00-19:40 · Sesión 12

Unidad 4 · Máquinas de estado: derivación y realización

POR QUÉ MÁQUINAS DE ESTADO

Todo sistema con comportamiento dependiente de la historia se modela como máquina de estados finitos. Es la herramienta central para describir controladores, protocolos y secuenciadores.

MOORE Y MEALY

• Moore — la salida depende solo del estado. Salidas registradas, estables, sin fallas espurias, y una respuesta un ciclo más tarde.
• Mealy — la salida depende del estado y de la entrada. Responde en el mismo ciclo, con menos estados, pero la salida puede tener glitches.

En la práctica se prefiere Moore cuando la salida controla algo crítico, y Mealy cuando la latencia importa. Una Mealy con salida registrada combina lo mejor de ambas a costa de un ciclo.

DERIVACIÓN DE UNA MÁQUINA

1. Identificar las entradas, las salidas y qué debe recordarse.

2. Enumerar los estados y darles nombres con significado.

3. Dibujar el diagrama de estados con todas las transiciones.

4. Verificar que cada estado tenga transición definida para toda combinación de entradas.

5. Definir la salida de cada estado o de cada transición.

6. Escribir la tabla de estados.

DESCRIPCIÓN EN VHDL: EL PATRÓN DE TRES PROCESOS

• Proceso de registro de estado: síncrono, solo actualiza el estado actual con el siguiente.
• Proceso de siguiente estado: combinacional, decide a dónde ir.
• Proceso de salidas: combinacional en Mealy, o función del estado en Moore.

Separarlos hace el código legible y evita latches accidentales. El tipo enumerado para los estados permite que la herramienta elija la codificación.

CODIFICACIÓN DE ESTADOS

• Binaria — mínimo número de flip-flops; más lógica de decodificación.
• Gray — un solo bit cambia por transición; reduce consumo y ruido.
• One-hot — un flip-flop por estado; más registros y muchísima menos lógica. Es la preferida en FPGA, porque los flip-flops abundan y las LUT son el recurso escaso.

ESTADOS NO ALCANZABLES

Con one-hot existen combinaciones ilegales. Un evento externo puede llevar la máquina a una de ellas. Conviene incluir un others que regrese a un estado seguro, sobre todo en sistemas que no se pueden reiniciar a mano.

TAREA

Diseñar un detector de la secuencia 1011 en versión Moore y Mealy, y comparar estados, recursos y latencia.