单FSM实现重叠序列检测器（检测"11001"并置位标志两时钟周期）

状态定义 #

每个状态整合了序列匹配进度和标志位激活状态，确保单FSM同时完成检测、重叠处理和双周期标志位输出：

• S0：初始状态，未匹配目标序列任何位，标志位flag=0
• S1：已匹配目标序列第1位（"1"），flag=0
• S2：已匹配目标序列前2位（"11"），flag=0
• S3：已匹配目标序列前3位（"110"），flag=0
• S4：已匹配目标序列前4位（"1100"），flag=0
• S5：成功匹配完整序列"11001"，标志位激活第1周期（flag=1）
• S6_0：标志位激活第2周期（flag=1），当前未匹配任何序列位（S5阶段输入为0）
• S6_2：标志位激活第2周期（flag=1），当前已匹配目标序列前2位（S5阶段输入为1，实现重叠衔接）

状态转移规则 #

基础匹配状态（S0-S4，flag=0） #

• S0：
  • 输入1 → S1
  • 输入0 → S0
• S1：
  • 输入1 → S2
  • 输入0 → S0
• S2：
  • 输入0 → S3
  • 输入1 → S2（连续多个1时，保持"11"匹配状态）
• S3：
  • 输入0 → S4
  • 输入1 → S1（输入1仅能匹配新序列的第1位）
• S4：
  • 输入1 → S5（匹配完整序列，进入标志位第1周期）
  • 输入0 → S0（序列中断，重置匹配进度）

标志位激活状态（S5、S6_0、S6_2，flag=1） #

• S5：
  • 输入1 → S6_2（利用前一个序列的最后一位1，衔接新序列的前两位1，实现重叠检测）
  • 输入0 → S6_0（无重叠可能，重置匹配进度）
• S6_0：
  • 输入1 → S1
  • 输入0 → S0（标志位周期结束，回到基础匹配状态）
• S6_2：
  • 输入0 → S3（基于已匹配的"11"，继续匹配"110"）
  • 输入1 → S2（保持"11"匹配状态）

输出逻辑 #

• 当FSM处于S5、S6_0、S6_2状态时，置位flag=1
• 其他状态下，flag=0

重叠场景验证（以"110011001"为例） #

1. 前5位"11001" → 进入S5，flag=1（第1周期）
2. 第6位"1" → 进入S6_2，flag=1（第2周期），同时匹配新序列的前两位"11"
3. 第7位"0" → 进入S3，flag=0，匹配"110"
4. 第8位"0" → 进入S4，flag=0，匹配"1100"
5. 第9位"1" → 进入S5，flag=1（再次检测到完整序列，实现重叠检测）

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Justin