针对温度采集控制器系统的特点，决定采用自上而下的设计方法，并将整个系统分为Control Unit和Data Path来进行设计(图1)。这样实现有以下优点：(1)Control Unit在内部FSM的控制下，在每一个State会有Outputs，控制Data Path中数据的传输，满足DS18B20的时序要求；(2)Data Path则完成了所有的数据流传输，并实时的反馈给Control Unit一些Inputs，从而使其State转换能够正确完成；(3)如果要有附加的控制流和数据流要添加进整个FPGA系统，则只要在Control Unit中更改相应的State和Data Path中做相应修改就可。这样设计出来的系统稳定、扩展性好。

图1、智能温度采集器的系统结构框图

   在设计Control Block的时候一般采取有限状态机(FSM)的方法。FSM分两大类：米里型(Inputs对输出逻辑和下一状态逻辑有影响)和摩尔型(Inputs只对下一状态逻辑有影响)。FSM设计中首要的是确定状态变量。这是以对设计问题的深入了解为基础的。每一个状态都有可以实现的进入条件，每个状态在所有输入条件下都有明确的下一状态，包括下一状态和目前状态相同的状态的情况。显然，如果下一状态只有和目前状态相同的状态才是可实现的，那么FSM一旦进入这个状态就不会再改变了，这种“死机”状态当然是要避免的。在此系统的 Control Block中的FSM采用摩尔型，设计出“下一状态逻辑”从而使得“状态寄存器”能在每一个时钟沿正确的进行状态转换，并确定好“输出逻辑”，在每一个状态都能输出正确的控制流来对 Data Path中的数据流进行正确的控制，保证整个系统能够正确的工作。

   数据通道实现的是数据间的运算和传输。数据可能是8/16/32/64位的，一般所有位的运算并没有太大的不同。但是，它又要同时实现Control Block中的FSM的功能，其设计是要和 Control Block中的FSM的结构一起考虑的。一旦FSM确定了，数据通道的计划就要着手进行。由于数据通道的性能决定了整个系统的性能的高低，所以它又非常的关键。以往通用处理器因为生产数量大，数据通道用全定制的方法设计比较多，线路和版图设计的精雕细刻，以求换得低的芯片生产成本和用其他方法难以达到的性能水平。这种情况在现代的SOC产品里有了很大的改变，因为SOC产品的产量一般都比较小，而且设计者都希望同一个处理器核的设计能够用于不同工艺生产的产品。这样，全定制的设计就不合适了。一般来说，数据通道是一定形式的流水线，因为数据的读取、运算和结果的写入都在同一个周期内实现，时钟频率就很难提高，所以高性能处理器的数据通道现在都采用流水线设计。数据通道和数据寄存器和数据存储器的关系十分密切，这当然是由处理器的结构确定的。在此系统中的 Data Path的数据流处理功能并不是非常的复杂，可以不用采取流水线设计，并在FSM的控制下进行正确的数据流传输，同时会反馈给FSM中的“下一状态逻辑”一些Inputs信号来使其能够进行正确的状态转换。