Verilog移位寄存器
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前言
今天更新一节寄存器相关内容，其中涉及CRC校验的内容是用线性反馈移位寄存器搭建而成的。
题库
题目描述1：
构建一个4bit的移位寄存器(右移)，含异步复位、同步加载和使能
- areset：让寄存器复位为0
- load：加载4bit数据到移位寄存器中，不移位
- ena：使能右移
- q：移位寄存器中的内容
Solution1：
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| module top_module(
input clk,
input areset,
input load,
input ena,
input [3:0] data,
output reg [3:0] q);
always @(posedge clk or posedge areset)begin
if(areset)begin
q <= 4'b0;
end
else if(load) begin
q <= data;
end
else if(ena)begin
q <= {1'b0,q[3:1]};
end
else begin
q <= q;
end
end
endmodule
|
题目描述2：
构建一个100位的左右旋转器，同步load，左右旋转需使能。旋转器从另一端输入移位的位元，不像移位器那样丢弃移位的位元而以零位移位。如果启用，旋转器就会旋转这些位，而不会修改或丢弃它们。
- load：加载100位的移位寄存器数据
- ena[1:0]：2’b01 右转1bit； 2’b10 左转1bit；其他情况不转
- q：旋转器内容
Solution2：
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| module top_module(
input clk,
input load,
input [1:0] ena,
input [99:0] data,
output reg [99:0] q);
always @(posedge clk) begin
if(load) begin
q <= data;
end
else begin
case (ena)
2'b01:q <= {q[0],q[99:1]};
2'b10:q <= {q[98:0],q[99]};
default:q <= q;
endcase
end
end
endmodule
|
题目描述3：
建立一个64位算术移位寄存器，同步加载。移位器可以左右移位，并按数量选择1位或8位的移位。
- load：加载数据
- ena：决定是否移位
- amount：决定移位方向与数量：2’b00：左移1位；2’b01：左移8位；2’b10：右移1位；2’b11：右移8位
- q：寄存器内容（输出）
Solution3：
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| module top_module(
input clk,
input load,
input ena,
input [1:0] amount,
input [63:0] data,
output reg [63:0] q);
always @(posedge clk)begin
if(load)begin
q <= data;
end
else begin
if(ena)begin
case(amount)
2'b00: q <= {q[62:0],1'b0};
2'b01: q <= {q[55:0],8'b0};
2'b10: q <= {q[63],q[63:1]};
2'b11: q <= {{8{q[63]}},q[63:8]};
endcase
end
else begin
q <= q;
end
end
end
endmodule
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题目描述4：
构造线性移位寄存器，reset应当使LFSR归1。
Solution4：
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| module top_module(
input clk,
input reset,
output [4:0] q
);
always @(posedge clk)begin
if(reset)begin
q <= 5'h1;
end
else begin
q[4] <= 1'b0 ^ q[0];
q[3] <= q[4];
q[2] <= q[3] ^ q[0];
q[1] <= q[2];
q[0] <= q[1];
end
end
endmodule
|
题目描述5：
为这个序列电路编写Verilog代码。假设你要在DE1-SoC板上实现这个电路。将R输入连接到SW开关，将时钟连接到密钥[0]，将L连接到密钥[1]，将Q输出连接到红灯LEDR上。
Solution5：
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| module top_module (
input [2:0] SW,
input [1:0] KEY,
output [2:0] LEDR);
wire clk;
assign clk = KEY[0];
always @(posedge clk)begin
if(KEY[1])begin
LEDR[0] <= SW[0];
LEDR[1] <= SW[1];
LEDR[2] <= SW[2];
end
else begin
LEDR[0] <= LEDR[2];
LEDR[1] <= LEDR[0];
LEDR[2] <= LEDR[2] ^ LEDR[1];
end
end
endmodule
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题目描述5：
构建一个32位的Galois LFSR，其taps位置为32、22、2和1。
Solution5：
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| module top_module(
input clk,
input reset,
output [31:0] q
);
integer i;
always @(posedge clk)begin
if(reset)begin
q <= 32'h1;
end
else begin
for(i=0;i<32;i++)begin
if((i==21)||(i==1)||(i==0))begin
q[i] <= q[i+1] ^ q[0];
end
else if(i==31)begin
q[31] <= 1'b0 ^ q[0];
end
else begin
q[i] <= q[i+1];
end
end
end
end
endmodule
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题目描述6：实现如下电路图
Solution6：
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| module top_module (
input clk,
input resetn,
input in,
output out);
reg [3:0] tmp;
assign out = tmp[3];
always @(posedge clk)begin
if(!resetn)begin
tmp <= 4'h0;
end
else begin
tmp <= {tmp[2:0],in};
end
end
endmodule
|
题目描述7：实现如下电路图
- Connect the R inputs to the SW switches,
- clk to KEY[0],
- E to KEY[1],
- L to KEY[2], and
- w to KEY[3].
- Connect the outputs to the red lights LEDR[3:0].
Solution7：
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| module top_module (
input [3:0] SW,
input [3:0] KEY,
output [3:0] LEDR
);
MUXDFF u1(.clk(KEY[0]),
.w(KEY[3]),
.R(SW[3]),
.E(KEY[1]),
.L(KEY[2]),
.Q(LEDR[3]));
MUXDFF u2(.clk(KEY[0]),
.w(LEDR[3]),
.R(SW[2]),
.E(KEY[1]),
.L(KEY[2]),
.Q(LEDR[2]));
MUXDFF u3(.clk(KEY[0]),
.w(LEDR[2]),
.R(SW[1]),
.E(KEY[1]),
.L(KEY[2]),
.Q(LEDR[1]));
MUXDFF u4(.clk(KEY[0]),
.w(LEDR[1]),
.R(SW[0]),
.E(KEY[1]),
.L(KEY[2]),
.Q(LEDR[0]));
endmodule
module MUXDFF (
input clk,
input w,R,E,L,
output Q
);
wire tmp;
assign tmp = E ? w : Q;
always @(posedge clk)begin
Q <= L? R : tmp;
end
endmodule
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题目描述8：
在这个问题中，你将为一个8x1存储器设计一个电路，在这个电路中，写入到存储器是通过移位来完成的，而读取是“随机访问”，就像在一个典型的RAM中一样。然后您将使用该电路实现一个3输入逻辑功能。
首先，用8个d类型触发器创建一个8位移位寄存器。标记为Q[0]到Q[7]。移位寄存器输入称为S，输入Q[0] (MSB先移位)。使能输入enable控制是否移位，扩展电路使其有3个额外的输入A,B,C和一个输出Z。电路的行为应该如下:当ABC为000时，Z=Q[0]，当ABC为001时，Z=Q[1]，以此类推。你的电路应该只包含8位移位寄存器和多路复用器。(这个电路称为3输入查找表(LUT))。
Solution8：
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| module top_module (
input clk,
input enable,
input S,
input A, B, C,
output Z );
reg [7:0] Q;
always @(posedge clk)begin
if(enable)begin
Q <= {Q[6:0],S};
end
else begin
Q <= Q;
end
end
assign Z = Q[{A,B,C}];
endmodule
|
小结
今天更新了部分移位寄存器部分的答案，注意最后一题用了一些技巧来简化代码书写，但实现时电路并无差异，体现了HDL中Describe的特性。
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