【USTC】verilog 习题练习 36-40

36 条件运算符

题目描述

Verilog中有一个跟C语言中类似的三目条件运算符（ ? : ）,其语法格式为：

(condition ? if_true : if_false)

该表达式可以用于为其它信号赋值，例如：signal = condition ? if_true : if_false;

该语句等同于：

if(condition) signal = if_true;

else signal = if_false;

因涉及到3个操作数，并且能实现条件运算的功能，因此称为三目条件运算符。

下面是几个使用该运算符的例子：

(0 ? 3 : 5) // 条件为假，因此表达式的值为5

(sel ? b : a) // 二选一选择器

always @(posedge clk) // 触发器

q <= toggle ? ~q : q;

always @(*) // 有限状态机(FSM)

case (state)

A: next = w ? B : A;

B: next = w ? A : B;

endcase

assign out = ena ? q : 1'bz; // 三态门

((sel $1:0$ == 2'h0) ? a : (sel $1:0$ == 2'h1) ? b : c ) //嵌套使用

试设计一计算最小值功能的Verilog模块，给定四个无符号数，求最小值。提示：

可以综合使用比较运算符（< or >）和条件运算符（? :）。
有必要的话，可以定义中心变量

输入格式

8bit a,b,c,d

输出格式

8bit min, 为 a,b,c,d的最小值

Matlab 复制代码

module top_module (
    input [7:0] a, b, c, d,
    output [7:0] min
);
    wire [7:0] min1,min2,min3;
    assign min1 = ( a > b ) ? b : a;
    assign min2 = ( c > d ) ? d : c;
    assign min3 = ( min1 > min2 ) ? min2 : min1;
    assign min = min3;
    
endmodule

37 归约运算符

题目描述

您已经熟悉了两个值之间的位运算，例如a&b或a^b。有时，您需要创建一个对一个向量的所有位进行操作的逻辑门，如（a $0$ &a $1$ &a $2$ &a $3$ ...），如果向量很长的话，也会很麻烦。归约运算符可以对向量的位进行AND、OR和XOR运算，产生一位输出：

& a $3:0$ // AND: a $3$ &a $2$ &a $1$ &a $0$ . Equivalent to (a $3:0$ == 4'hf)

| b $3:0$ // OR: b $3$ |b $2$ |b $1$ |b $0$ . Equivalent to (b $3:0$ != 4'h0)

^ c $2:0$ // XOR: c $2$ ^c $1$ ^c $0$

这些是只有一个操作数的单目运算符（类似于NOT运算符！和~）。您还可以反转这些门的输出来创建NAND、NOR和XNOR门，例如（~&d $7:0$ ）。

当传输数据使用的是一个不完美的渠道时，经常使用奇偶校验作为一种简单的方法来检测错误。创建一个将为8位字节计算奇偶校验位的电路（这将在字节中添加第9位）。我们将使用"偶数"奇偶校验，其中奇偶校验位只是所有8个数据位的异或。

那么，让我们进入正题：

输入格式

8位输入信号in

输出格式

1位输出信号parity=^in，可以直接通过归约运算符完成。是的，你没有看错，真的有用的题干大概就这么一句......

Matlab 复制代码

module top_module (
    input [7:0] in,
    output parity); 
	assign parity = ^in;
endmodule

38 D触发器

题目描述

D触发器是一种在时钟信号的边缘（通常是上升沿）存储位并定期更新的电路。在Verilog中，时序逻辑电路描述（一般语法为：always@(posedge clk)）都会生成组合逻辑块加D触发器的电路结构。

D触发器是最简单的"组合逻辑后跟一个触发器"形式，其中组合逻辑部分只是一根导线。

创建verilog模块，实现一个D触发器。

输入格式

时钟clk，1位的d

输出格式

1位的q

Matlab 复制代码

module top_module (
    input clk,    // Clocks are used in sequential circuits
    input d,
    output reg q );//
    // Use a clocked always block
    //   copy d to q at every positive edge of clk
    //   Clocked always blocks should use non-blocking assignments
    always @(posedge clk) begin
        q <= d;
    end
endmodule

39 寄存器

题目描述

寄存器在本质上来说就是触发器，我们一般将由多个触发器构成的向量信号成为寄存器。试设计一个在时钟上升沿 出发的8bit位宽的寄存器。

输入格式

一位宽线网型变量clk，时钟信号；八位宽线网型变量d，寄存器输入信号；

输出格式

八位宽寄存器型变量q，寄存器输出信号

Matlab 复制代码

module top_module (
    input 				clk,
    input [7:0] 		d,
    output reg [7:0] 	q
);
// 请用户在下方编辑代码
    always @(posedge clk) begin
        q <= d;
    end
//用户编辑到此为止
endmodule

40 有复位功能的寄存器

题目描述

创建一个带有复位信号（reset）的8bit位宽的寄存器，在触发信号（clk）的上升沿，当复位信号为高电平时，寄存器输出0，否则与输入信号d同步。
Hint:

在同一个always进程块中，同一触发信号只能使用一种边沿，即上升沿和下降沿不可同时使用。(例如：always@(posedge clk or negedge clk)，这种写法是错误的)

输入格式

时钟信号clk, 同步复位信号reset, 8bit宽信号输入d

输出格式

8bit宽信号输出q

Matlab 复制代码

module top_module (
    input clk,
    input reset,            // Synchronous reset
    input [7:0] d,
    output reg [7:0] q
);
    //your code
    always @(posedge clk) begin
        if (reset) begin
            q <= 8'b0;
        end else begin
            q <= d;
        end
    end
endmodule