Verilog設計參數化的譯碼器與編碼器，以及設計4位格雷碼計數器

使用Quartus+modelsim完成設計

文章目錄

• Verilog設計參數化的譯碼器與編碼器，以及設計4位格雷碼計數器
• • 1. 參數化的譯碼器
  • • 分析
    • 代碼實現
    • Testbench
    • 結果
  • 2. 參數化的編碼器
  • • 分析
    • 代碼
    • Testbench
    • 結果
  • 3. 4位格雷碼計數器
  • • 分析
    • 代碼
    • Testbench
    • 結果

1. 參數化的譯碼器

分析

參數化譯碼器，由于輸出Y使用的是獨熱碼，所以可以直接用移位運算符實現。

代碼實現

module decodern #(parameter n=3,m=1<<n)(input wire[n-1:0]in,output reg[m-1:0]y);//y is one-hot, so just use shift to finishalways@(*)y=1<<in; endmodule

Testbench

`timescale 1 ns/ 1 ns module decodern_vlg_tst(); reg [2:0] in; // wires wire [7:0] y;decodern i1 ( .in(in),.y(y) ); initial beginin=3'b010;#10 in=3'b001;#10 in=3'b111;#10 $stop; end initial $monitor($time,": in=%b \t -> \t y=%b ",in,y); endmodule

結果

輸出結果與預期一致

• Modelsim波形顯示以及monitor輸出
  
  

• 邏輯綜合電路
  

2. 參數化的編碼器

分析

參數化的編碼器，主要問題點是實現優先編碼，只識別最高位最先為“1”的位數，然后賦值給輸出y

• 為了實現優先編碼，應該到達就跳出循環，quartus的語法中不支持break;
• 可以使用disable來跳出循環

代碼

module encodern #(parameter n=3,m=1<<n )(input wire[m-1:0]in,output reg[n-1:0]y );integer i;always@(*)begin:encoderfor (i=m-1;i>0;i=i-1)if(in[i]==1)beginy = i;disable encoder;//jump loop called encoderendelse y = 0;endendmodule

Testbench

`timescale 1 ns/ 1 ns module encodern_vlg_tst(); reg [7:0] in; // wires wire [2:0] y;// assign statements (if any) encodern i1 ( // port map - connection between master ports and signals/registers .in(in),.y(y) ); initial begin in = 8'b1000_0000;#10 in = 8'b0111_1111;#10 in = 8'b0010_1000;#10 in = 8'b0000_0000;#10 in = 8'b0000_0000;#10 $stop; end initial $monitor($time, ": in:%b \t -> \t y:%b",in,y); endmodule

結果

輸出結果與預期一致

• Modelsim波形顯示以及monitor輸出
  
  

• 邏輯綜合電路
  

3. 4位格雷碼計數器

分析

對于四位格雷碼，可以直接用一個Case解決，實現一個循環，同時注意是異步復位

Q[3]Q[2]Q[1]Q[0]

0	0	0	0
0	0	0	1
0	0	1	1
0	0	1	0
0	1	1	0
0	1	1	1
0	1	0	1
0	1	0	0
1	1	0	0
1	1	0	1
1	1	1	1
1	1	1	0
1	0	1	0
1	0	1	1
1	0	0	1
1	0	0	0

代碼

module Gray(input clk,input rst_n,output reg[3:0]gray );always@(posedge clk or negedge rst_n)if(!rst_n) gray <= 4'b0000;elsecase(gray)4'b0000 : gray <= 4'b0001;4'b0001 : gray <= 4'b0011;4'b0011 : gray <= 4'b0010;4'b0010 : gray <= 4'b0110;4'b0110 : gray <= 4'b0111;4'b0111 : gray <= 4'b0101;4'b0101 : gray <= 4'b0100;4'b0100 : gray <= 4'b1100;4'b1100 : gray <= 4'b1101;4'b1101 : gray <= 4'b1111;4'b1111 : gray <= 4'b1110;4'b1110 : gray <= 4'b1010;4'b1010 : gray <= 4'b1011;4'b1011 : gray <= 4'b1001;4'b1001 : gray <= 4'b1000;4'b1000 : gray <= 4'b0000;default : gray <= 4'bx;endcaseendmodule

Testbench

`timescale 1 ns/ 1 ns module Gray_vlg_tst(); reg clk; reg rst_n; // wires wire [3:0] gray;// assign statements (if any) Gray i1 ( // port map - connection between master ports and signals/registers .clk(clk),.gray(gray),.rst_n(rst_n) ); initial begin rst_n = 0;//initial stateclk = 0;#5 rst_n = 1;#100 $stop; endalways #5 clk = ~clk;initial $monitor($time,"-> \t now state of gray is : %b",gray); endmodule

結果

輸出結果與預期一致

• Modelsim波形顯示以及monitor輸出
  
  

• 邏輯綜合電路

總結

以上是生活随笔為你收集整理的Verilog设计参数化的译码器与编码器，以及设计4位格雷码计数器的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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