Редактор Downcodes поможет вам понять методы написания кода Verilog и методы моделирования восьмибитного сдвигового регистра, интегрированного в последовательный вывод. В этой статье подробно описано, как спроектировать восьмибитный сдвиговый регистр с параллельной загрузкой и последовательным выводом, включая определение модуля, разработку внутреннего регистра и логики, реализацию логики управления и написание модулей моделирования. Посредством понятных шагов и примеров кода он поможет вам понять и освоить применение Verilog HDL в проектировании цифровых схем и, наконец, реализовать полнофункциональный восьмибитный сдвиговый регистр.
Восьмибитный сдвиговый регистр с параллельным входом и последовательным выходом — это регистр, который может загружать данные параллельно и выводить данные последовательно. Чтобы написать код Verilog для этого типа регистра, вы можете определить процесс, запускаемый по фронту тактовой частоты, использовать 8-битную переменную регистра для сохранения состояния и определить управляющие сигналы для управления параллельной нагрузкой и последовательным выводом. При написании кода следует учитывать различные режимы работы и обеспечивать соответствующие интерфейсы управления и данных.
Ниже подробно описывается, как спроектировать функцию параллельной загрузки:
Чтобы реализовать функцию параллельной загрузки, вы можете определить управляющий сигнал, например, load. Когда нагрузка имеет высокий уровень, состояние регистра немедленно обновляется на основе параллельных данных на входном конце, а не через последовательный ввод. В коде Verilog эта логика может быть реализована в блоке Always, запускаемом по фронту тактовой частоты. Обнаружив сигнал загрузки, можно решить, загружать ли предоставленные извне параллельные данные в регистр или выполнить сдвиг на основе последовательного входа.
модуль ShiftRegister_8bit(
входной провод clk,
входной провод сначала,
нагрузка входного провода,
входной провод серийный_вход,
входной провод [7:0] параллельный_вход,
выходной регистр [7:0] data_out
);
рег [7:0] сдвиг_рег;
всегда @(posege clk или posege rst) начинается
если (первый) начать
сдвиг_рег <= 8'b0;
data_out <= 8'b0;
конец иначе, если (загрузка) начинается
сдвиг_рег <= параллельный_ин; // Параллельная загрузка;
конец еще начинается
сдвиг_рег <= сдвиг_рег << 1 // сдвиг влево;
сдвиг_рег[0] <= серийный_вход //Последовательные входные данные вводят младший бит
конец
конец
всегда @(*) начинается
data_out =shift_reg; // Всегда обновляем выходные данные;
конец
В приведенном выше блоке Always регистр инициализируется путем обнаружения сигнала сброса первым, а сигнал загрузки используется для управления тем, выполнять ли параллельную загрузку или последовательный сдвиг. В операции последовательного сдвига, помимо сдвига всего регистра влево для реализации перемещения битов данных, также необходимо принять новый последовательный вход через сигнал Serial_in.
модуль ShiftRegister_8bit_tb;
// входной порт
рег clk_tb;
рег rst_tb;
рег load_tb;
reg серийный_in_tb;
reg [7:0] Parallel_in_tb;
//выходной порт
провод [7:0] data_out_tb;
// Создаем экземпляр модуля для тестирования
ShiftRegister_8bit уут(
.clk(clk_tb),
.rst(rst_tb),
.load(load_tb),
.serial_in(serial_in_tb),
.parallel_in(parallel_in_tb),
.data_out(data_out_tb)
);
//Генерация тактового сигнала
начальное начало
clk_tb = 0;
навсегда #10 clk_tb = ~clk_tb // Создаем тактовый сигнал с периодом 20 единиц времени;
конец
//Тестовая последовательность стимулов
начальное начало
//Инициализируем сигнал
rst_tb = 1; load_tb = 0; серийный_in_tb = 0;
#25 rst_tb = 0 // Сброс сигнала сброса;
#20 load_tb = 1; Parallel_in_tb = 8'b10101010 // Загрузка тестовых данных параллельно;
#20 load_tb = 0 // выключаем параллельную загрузку и запускаем последовательный сдвиг;
Serial_in_tb = 1 // Запускаем последовательный ввод данных и наблюдаем вывод
#(8 * 20) Serial_in_tb = 0 //Ввод последовательных данных за несколько тактов и проверка вывода
// Тест завершен, сброс сброса
#40 рст_тб = 1;
#20 рст_тб = 0;
конец
конечный модуль
В модуле моделирования сначала генерируется тактовый сигнал, управляющий работой всего сдвигового регистра. Затем внешние входы моделируются путем изменения значения тестового стимула в определенный момент времени, например, первого сигнала сброса, сигнала управления параллельной нагрузкой и последовательного входного сигнала Serial_in. Во время моделирования проверьте, соответствуют ли изменения вывода data_out ожидаемому поведению сдвигового регистра при различных возбуждениях сигнала. Проверьте функциональную правильность регистров, наблюдая за формами сигналов моделирования или журналами моделирования.
Подводя итог, можно сказать, что разумный дизайн кода Verilog и проверка фактов являются ключевыми шагами для обеспечения правильной работы восьмибитного сдвигового регистра с параллельным входом и последовательным выходом.
Вопрос: 1. Как написать и выполнить код Verilog восьмибитного сдвигового регистра? О: Чтобы написать и выполнить код Verilog для восьмибитного сдвигового регистра, вам необходимо выполнить следующие шаги:
Используйте язык Verilog для написания кода модуля сдвигового регистра и определения портов ввода и вывода. Напишите код тестового стенда для симуляционного тестирования модуля сдвигового регистра. Используйте инструмент моделирования Verilog, например ModelSim или Vivado, для загрузки и компиляции файлов проекта и тестовых файлов. Запустите симуляцию, наблюдайте за выходными данными сдвигового регистра и выполните анализ формы сигнала, чтобы проверить его функциональность.Вопрос: 2. Как смоделировать и протестировать код Verilog восьмибитного сдвигового регистра? О: Чтобы выполнить тест моделирования кода Verilog восьмибитного сдвигового регистра, выполните следующие действия:
Напишите код тестового стенда, включая тестовые векторы, которые присваивают значения входным сигналам модуля сдвигового регистра, и операторы, проверяющие выходные результаты. В коде тестового стенда используйте команду $monitor или $display в Verilog для отображения значений входных и выходных сигналов модуля в реальном времени. Во время симуляции сгенерируйте соответствующие тактовые сигналы, чтобы управлять работой сдвигового регистра и наблюдать за его выходными результатами. Запустите симуляцию, наблюдайте и анализируйте форму волны симуляции, чтобы убедиться, что сдвиговый регистр работает правильно.Вопрос: 3. Есть ли какой-либо инструмент моделирования Verilog, который вы можете порекомендовать для моделирования кода Verilog восьмибитного сдвигового регистра? О: При моделировании восьмибитного сдвигового регистра кодом Verilog на выбор можно выбрать несколько распространенных инструментов моделирования Verilog, включая ModelSim, Vivado, ISE, Quartus и т. д.
ModelSim — это широко используемый инструмент моделирования Verilog, который предоставляет мощные функции моделирования и отладки и может использоваться для моделирования тестирования кода Verilog. Vivado — это комплексный набор инструментов, разработанный Xilinx, который также включает функции моделирования и подходит для выполнения симуляционных тестов кода Verilog. ISE и Quartus — это комплексные наборы инструментов для устройств Xilinx и Altera FPGA. Они также предоставляют функции моделирования, которые можно использовать для моделирования тестирования кода Verilog. Выбирая инструменты моделирования Verilog, вы можете выбирать на основе личных предпочтений и потребностей проекта и принимать решения на основе их соответствующих характеристик.Я надеюсь, что эта статья поможет вам лучше понять и освоить методы написания кода Verilog и методы моделирования восьмибитных сдвиговых регистров. Если у вас есть какие-либо вопросы, пожалуйста, не стесняйтесь спрашивать.