Verilog 学习之路（三）——牛客刷题篇

1.输入序列连续的序列检测

题面
思路

对于序列检测题目，常规的解法有两种：状态机法和序列缓存对比法。

状态机法的过程类似于：在初始状态中，先判断第一位是否符合，若符合则进入下一个状态，判断第二位是否符合；若第一位不符合则保持在初始状态，直到第一位匹配。如前两位匹配，则判断第三位是否符合，若第一位匹配，最新输入的数值和目标序列的第二位不匹配，则根据最新一位是否匹配第一位，进入第一位匹配状态或者初始状态。依次类推。

序列缓存对比法，则是将八个时刻的数据缓存，作为一个数组，每个时刻的输入位于数组的末尾，数组其它元素左移，把最早输入的数据移出。然后将数组和目标序列对比，如果数组和目标序列相等，则说明出现目标序列。

序列缓存对比法在实现上比较简单。首先声明一个数组，缓存八个时刻的a输入的数值。移位可以通过位截取操作和位拼接操作实现：a_tem[6:0]表示截取a_tem的低7位，{a_tem[6:0],a}表示把a_tem[6:0]和新输入的数值a拼接，a位于低位。

代码

verilog 复制代码

`timescale 1ns/1ns
module sequence_detect(
	input clk,
	input rst_n,
	input a,
	output reg match
	);
	reg [7:0] a_tem;
	always @(posedge clk or negedge rst_n) begin
		if (!rst_n) begin
			match <=1'b0;
		end
		else if (a_tem == 8'b0111_0001) begin
			match <= 1'b1;
		end
		else begin
			match <= 1'b0;
		end
	end

	always @(posedge clk or negedge rst_n) begin
		if (!rst_n) begin
			a_tem <= 8'b0;
		end
		else begin
			a_tem <= {a_tem[6:0],a};
		end
	end
  
endmodule

2.含有无关项的序列检测

题面
思路

序列缓存对比法，则是将九个时刻的数据缓存，作为一个数组，每个时刻的输入位于数组的末尾，数组其它元素左移，把最早输入的数据移出。然后截取数组的前三位和目标序列011对比，截取数组的后三位和目标序列110对比，如果两段数组都和目标序列相等，则说明出现目标序列。

序列缓存对比法在实现上比较简单，本题采用该方法实现。首先声明一个数组，缓存九个时刻的a输入的数值。移位可以通过位截取操作和位拼接操作实现：a_tem[7:0]表示截取a_tem的低7位，{a_tem[7:0],a}表示把a_tem[7:0]和新输入的数值a拼接，a位于低位。

代码

`timescale 1ns/1ns
module sequence_detect(
input clk,
input rst_n,
input a,
output match
);
reg [8:0] a_tem;
reg match_f;
reg match_b;

复制代码

  always @(posedge clk or negedge rst_n) begin
      if (!rst_n) begin
          match_f <=1'b0;
      end
      else if (a_tem[8:6] == 3'b011) begin
          match_f <= 1'b1;
      end
      else begin
          match_f <= 1'b0;
      end
  end

  always @(posedge clk or negedge rst_n) begin
      if (!rst_n) begin
          match_b <= 1'b0;
      end
      else if (a_tem[2:0] == 3'b110) begin
          match_b <= 1'b1;
      end
      else begin
          match_b <= 1'b0;
      end
  end

  always @(posedge clk or negedge rst_n) begin
      if (!rst_n) begin
          a_tem <= 9'b0;
      end 
      else begin
          a_tem <= {a_tem[7:0],a};
      end
  end

  assign match = match_b && match_f;

endmodule

解法2

`timescale 1ns/1ns
module sequence_detect(
input clk,
input rst_n,
input a,
output reg match
);
reg [8:0] sequence;

复制代码

  always @(posedge clk or negedge rst_n) begin
  	if (~rst_n) begin
  		sequence <= 9'b0;
  	end
  	else begin
  		sequence <= {sequence[7:0],a};
  	end
  end

  always @(posedge clk or negedge rst_n) begin
  	if (~rst_n) begin
  		match <= 0;
  	end
  	else if (sequence[8:6] == 3'b011 && sequence[2:0] == 3'b110) begin
  		match <= 1;
  	end
  	else begin
  		match <= 0;
  	end
  end

endmodule

解法3

`timescale 1ns/1ns
module sequence_detect(
input clk,
input rst_n,
input a,
output reg match
);
reg [8:0] val;

复制代码

  always @(posedge clk or negedge rst_n) begin
      if (!rst_n) begin
          val <= 9'b0;
      end else begin
          val <= {val[7:0],a};
      end
  end
  
  always @(posedge clk or negedge rst_n) begin
      if (!rst_n) begin
          match <= 1'b0;
      end else begin
          casex (val)
              9'b011xxx110 : match <= 1'b1;
              default : match <= 1'b0;
          endcase
      end
  end

endmodule

3. 不重叠序列检测

题意

题目描写错误，应该是001110，而题目是011100，差评。
思路