11검증 문제

상태 기계에서 잘못된 전이 찾기

1. 요구 동작

rise_fsm은 상태 기계 장에서 만든 두 상태 상승 검출기입니다. 상태는 직전 상승 에지에서 샘플링한 level을 기억합니다. 0이면 LOW, 1이면 HIGH입니다. Mealy 출력 rise는 상태가 LOW인데 이번 사이클의 level이 1일 때 1입니다. 리셋은 active-high 동기 리셋이며 기계를 LOW로 보냅니다.

현재 상태	`level`	다음 상태	`rise`
`LOW`	0	`LOW`	0
`LOW`	1	`HIGH`	1
`HIGH`	0	`LOW`	0
`HIGH`	1	`HIGH`	0

2. 현재 증상

시작 코드는 컴파일되고 실행됩니다. 공개 입력 패턴에는 상승이 네 번 있지만 출력 마지막 줄은 rises=1입니다. 첫 번째 상승 뒤로는 상승을 하나도 보고하지 않습니다.

상태표와 다른 전이 하나를 찾아 고치세요. 포트, 상태 이름, 출력 논리, 공개 테스트벤치는 그대로 둡니다.

3. 예측한 뒤 출력 읽기

실행하기 전에 상태표만 보고 패턴 0110_1110_0101의 열두 사이클에 대한 rise 열을 적고 상승 횟수를 세어 보세요. 그다음 실행해서 출력된 rise가 예측과 처음 달라지는 사이클을 표시합니다.

그 사이클은 원인이 아니라 증상입니다. 출력 논리는 상태와 입력만 읽으므로, level은 맞는데 rise가 틀렸다면 그 순간의 상태가 틀린 것입니다. 파형에 tb.dut.state를 추가하고, 상태가 바뀌어야 했는데 바뀌지 않은 에지를 찾아보세요.

4. 수정과 확인

case의 각 분기를 상태표의 두 행과 하나씩 맞춰 보고, 어긋나는 분기를 고친 뒤 다시 실행합니다. 다음을 확인하세요.

확인 항목	기대
상승 횟수	`level`이 0에서 1로 바뀔 때마다 `rise`가 정확히 한 사이클 동안 1입니다. 1 사이에 0이 하나만 있어도 마찬가지입니다
상태 변화	`state`는 상승 에지에서만 바뀌고, 매 에지 뒤 상태표를 따릅니다
출력 변화	`rise`는 Mealy 출력이므로 사이클 중간에 `level`이 바뀌면 함께 바뀔 수 있습니다

5. 완료 조건

어떤 입력 패턴에서도, 상승 에지 직전 사이클 안에서 측정한 rise가 level AND (직전에 샘플링한 level이 0)과 같습니다.
리셋 뒤에는 직전 level을 0으로 간주하므로, 리셋 동안 계속 1이던 level은 리셋 직후 첫 사이클에서 다시 상승으로 보고됩니다.
채점은 공개 패턴과 다른 입력을 씁니다. 긴 1 구간, 1 사이의 0 하나, 1 구간 중간의 리셋이 들어 있습니다. 실패하면 첫 번째로 틀린 사이클의 입력, 기대값, 실제값을 알려 줍니다.

6. 단계형 힌트

힌트 1

첫 번째 상승은 검출하므로 LOW 상태에서 level이 1인 행은 맞습니다. 두 번째 상승을 보려면 그 전에 무엇이 일어나야 할까요?

힌트 2

두 번째 상승을 보려면 상태가 다시 LOW가 되어야 합니다. 상태표에서 HIGH를 LOW로 되돌리는 행은 어느 것이고, 코드에 그 전이가 있나요?

힌트 3

HIGH 분기를 level의 두 값에 대해 각각 읽어 보세요. 두 결과 가운데 하나가 상태표와 맞지 않습니다.

7. 추가 실험

출력을 바꿔 하강을 검출하게 해 보세요. fall은 상태가 HIGH인데 이번 사이클의 level이 0일 때 1입니다. 상태표에서 어느 열이 바뀌고, 다음 상태 논리는 바꿔야 할까요? 실행하기 전에 공개 패턴에 대한 출력 열을 먼저 예측합니다.