題目說明

考慮下面的時序電路：

圖片來自HDLBits

我們用3個包含觸發器和多路選擇器的子模塊來實現圖中電路。題目要求我們寫出包含一個觸發器和一個多路選擇器的子模塊。

模塊端口聲明

moduletop_module(
inputclk,
inputL,
inputr_in,
inputq_in,
outputregQ);

題目解析

題目只要求我們寫出包含一個觸發器和一個多路選擇器的子模塊，所以不需要看整張圖片，看圖片前部分即可。

moduletop_module(
inputlogicclk,
inputlogicL,
inputlogicr_in,
inputlogicq_in,
outputlogicQ);

always_ff@(posedgeclk)begin
if(L)Q<=?r_in?;
????????else??Q?<=?q_in?;
????end
endmodule

點擊Submit，等待一會就能看到下圖結果：

注意圖中無參考波形。

這一題就結束了。

Problem 91-2014_q4a

題目說明

考慮如下所示 的n位移位寄存器電路：

圖片來自HDLBits

如上圖所示，還是實現包含選擇器和觸發器的部分。

模塊端口聲明

moduletop_module(
inputclk,
inputw,R,E,L,
outputQ
);

題目解析

還是實現包含選擇器和觸發器的部分。

moduletop_module(
inputlogicclk,
inputlogicw,R,E,L,
outputlogicQ
);
always_ff@(posedgeclk)begin
casex({E,L})
2'b00:Q<=?Q?;
????????????2'bx1:?Q?<=?R?;
????????????2'b10:?Q?<=?w?;
????????endcase
????end

endmodule

點擊Submit，等待一會就能看到下圖結果：

注意圖中無參考波形。

這一題就結束了。

Problem 92-ece241_2014_q4

題目說明

如下圖所示的狀態機，假設D觸發器在狀態機啟動之前初始化為0，實現該電路：

圖片來自HDLBits

模塊端口聲明

moduletop_module(
inputclk,
inputx,
outputz
);

題目解析

首先先寫出組合電路中邏輯，然后再寫時序電路邏輯即可。

moduletop_module(
inputlogicclk,
inputlogicx,
outputlogicz
);
varlogicQ1,Q2,Q3,D1,D2,D3;

always_combbegin
D1=x^Q1;
D2=x&~Q2;
D3=x|~Q3;

z=~(Q1|Q2|Q3);
end

always_ff@(posedgeclk)begin
Q1<=?D1?;
????????Q2?<=?D2?;
????????Q3?<=?D3?;
????end

endmodule

點擊Submit，等待一會就能看到下圖結果：

注意圖中的Ref是參考波形，Yours是你的代碼生成的波形，網站會對比這兩個波形，一旦這兩者不匹配，仿真結果會變紅。

這一題就結束了。

Problem 93-ece241_2013_q7

題目說明

JK 觸發器真值表如下。實現一個 JK 觸發器。注意：Qold 是正時鐘沿之前 D 觸發器的輸出。

圖片來自HDLBits

模塊端口聲明

moduletop_module(
inputclk,
inputj,
inputk,
outputQ);

題目解析

這道題目要求是根據真值表寫出邏輯表達式，當然也可以直接根據特性方程寫出邏輯。

JK觸發器的特性方程如下：

moduletop_module(
inputlogicclk,
inputlogicj,
inputlogick,
outputlogicQ);

varlogicD;
always_combbegin
case({j,k})
2'b00:D=Q;
2'b01:D='0;
2'b11:D=~Q;
2'b10:D='1;
endcase
end

always_ff@(posedgeclk)begin
Q<=?D;
????end
endmodule

點擊Submit，等待一會就能看到下圖結果：

注意圖中的Ref是參考波形，Yours是你的代碼生成的波形，網站會對比這兩個波形，一旦這兩者不匹配，仿真結果會變紅。

這一題就結束了。

Problem 94-Edgedetect

題目說明

對于 8 位向量中的每一位，檢測輸入信號何時從一個時鐘周期的 0 變為下一個時鐘周期的 1（類似于上升沿檢測）。輸出位應在發生 0 到 1 轉換后的周期內。

下圖給我們展示了輸入in[1]和輸出pedge[1]的時序關系圖：

圖片來自HDLBits

模塊端口聲明

moduletop_module(
inputclk,
input[7:0]in,
output[7:0]pedge
);

題目解析

查看：

https://blog.csdn.net/qq_31799983/article/details/81544707

moduletop_module(
inputlogicclk,
inputlogic[7:0]in,
outputlogic[7:0]pedge
);
wirelogic[7:0]in_reg_n,in_reg_l;

always_ff@(posedgeclk)begin
in_reg_n<=?in?;
????????in_reg_l?<=?in_reg_n?;
????end
????
????assign?pedge?=?in_reg_n&~in_reg_l?;


endmodule

點擊Submit，等待一會就能看到下圖結果：

注意圖中的Ref是參考波形，Yours是你的代碼生成的波形，網站會對比這兩個波形，一旦這兩者不匹配，仿真結果會變紅。

這一題就結束了。

Problem 95-Edgedetect2

題目說明

在一個8bit的變量中，從一個周期到另一個周期期間，檢測輸入信號變化。即上升沿變化或下降沿變化。輸出應在0變為1后產生。

如下圖所示為輸入與輸出的時序關系

圖片來自HDLBits

模塊端口聲明

moduletop_module(
inputclk,
input[7:0]in,
output[7:0]anyedge
);

題目解析

雙邊沿檢測，在上一題基礎上加上下降沿檢測即可。

moduletop_module(
inputlogicclk,
inputlogic[7:0]in,
outputlogic[7:0]anyedge
);

wirelogic[7:0]in_reg,edge_flag;

always_ff@(posedgeclk)begin
in_reg<=?in?;
????end
????
????assign?edge_flag?=?in&~in_reg?|?~in&in_reg?;
????
????always_ff@(posedge?clk)?begin
????????anyedge?<=?edge_flag?;
????end
endmodule

點擊Submit，等待一會就能看到下圖結果：

注意圖中的Ref是參考波形，Yours是你的代碼生成的波形，網站會對比這兩個波形，一旦這兩者不匹配，仿真結果會變紅。

這一題就結束了。

Problem 96-Edgecapture

題目說明

對于 32 位向量中的每一位，在輸入信號從一個時鐘周期的 1 變為下一個時鐘周期的 0 時進行捕捉。“捕獲”表示輸出將保持為 1，直到寄存器復位（同步復位）。

每個輸出位的行為類似于 SR 觸發器：輸出位應在 1 到 0 轉換發生后的周期設置（為 1）。當復位為高電平時，輸出位應在正時鐘沿復位（為 0）。

如果上述兩個事件同時發生，則復位優先。在下面示例波形的最后 4 個周期中，“reset”事件比“set”事件早一個周期發生，因此這里不存在沖突。

在下面的示例波形中，為清楚起見，reset、in[1] 和 out[1] 被突出顯示。

圖片來自HDLBits

模塊端口聲明

moduletop_module(
inputclk,
inputreset,
input[31:0]in,
output[31:0]out
);

題目解析

moduletop_module(
inputlogicclk,
inputlogicreset,
inputlogic[31:0]in,
outputlogic[31:0]out
);

varlogic[31:0]capture,in_reg;

always_ff@(posedgeclk)begin
if(reset)out<=?'0;
????????else
??????????????????out?<=?capture?;
????end
????
????always_ff@(posedge?clk)?begin
???????????in_reg?<=?in?;
????end
????
????assign?capture?=?~in?&?in_reg?|?out;
endmodule

點擊Submit，等待一會就能看到下圖結果：

注意圖中的Ref是參考波形，Yours是你的代碼生成的波形，網站會對比這兩個波形，一旦這兩者不匹配，仿真結果會變紅。

這一題就結束了。

Problem 97-Dualedge

題目說明

熟悉在時鐘上升沿或時鐘下降沿觸發的觸發器。在時鐘的兩個邊沿觸發雙邊觸發觸發器。

但是，FPGA 沒有雙邊觸發觸發器，并且不接受 @(posedge clk or negedge clk)作為合法的敏感度列表。

構建一個功能類似于雙邊觸發觸發器的電路：

（注意：不一定完全等效：觸發器的輸出沒有毛刺，但模擬這種行為的更大組合電路可能。）

圖片來自HDLBits

模塊端口聲明

moduletop_module(
inputclk,
inputd,
outputq
);

題目解析

無法在 FPGA 上創建雙邊觸發觸發器。但是可以同時創建正沿觸發和負沿觸發觸發器。

moduletop_module(
inputlogicclk,
inputlogicd,
outputlogicq
);
varlogictemp1,temp2;
always_ff@(posedgeclk)begin
temp1<=?d^temp2?;
????end
????
????always_ff@(negedge?clk)?begin
????????temp2?<=?d^temp1?;
????end
????
????assign?q?=?temp1^temp2?;

endmodule

點擊Submit，等待一會就能看到下圖結果：

注意圖中的Ref是參考波形，Yours是你的代碼生成的波形，網站會對比這兩個波形，一旦這兩者不匹配，仿真結果會變紅。

這一題就結束了。

總結

今天的幾道題就結束了，對于理解觸發器的非常有幫助，而且難度稍微增加了，對于閱讀波形設計邏輯非常有幫助。

審核編輯：劉清