标题: FPGA至简设计法案例2 [打印本页]
作者: mdy-吴伟杰    时间: 2019-7-31 09:03
标题: FPGA至简设计法案例2
至简设计法经典案例2
例2. 当收到en=1后，dout间隔3个时钟后，产生宽度为2个时钟周期的高电平脉冲。
如上面波形图所示，在第3个时钟上升沿看到en==1，间隔3个时钟后，dout变1，再过2个时钟后，dout变0。
根据案例1的经验，出现大于1的数字时，就需要计数。我们这里有数字2和3，建议的计数方式如下。
当然，其他计数方式最终也能实现功能。但明德扬的总结是上面方式最好，实现的代码将是最简的，其他方式则稍微复杂。
接下来判断计数器的加1条件。与案例1不同的是，计数器加1区域如下图阴影部分，但图中没有任何信号来指示此区域。
为此，添加一个名字为“flag_add”的信号，刚好覆盖了阴影部分，如下图。
补充该信号后，计数器的加1条件就变为flag_add==1，并且是数5个。代码如下：
flag_add有2个变化点，变1和变0。变1的条件是收到en==1，变0的条件是计数器数完了，因此代码如下：
dout也有2个变化点：变1和变0。变1的条件是“3个间隔之后”，也就是“数到3个的时候”；变0的条件是数完了。代码如下：
至此，我们完成了主体程序的设计，接下来是补充module的其他部分。
将module的名称定义为my_ex2。并且我们已经知道该模块有4个信号：clk、rst_n、en和dout。为此，代码如下：
其中clk、rst_n和en是输入信号，dout是输出信号，并且4个信号都是1比特的，根据这些信息，我们补充输入输出端口定义。代码如下：
接下来定义信号类型。
cnt是用always产生的信号，因此类型为reg。cnt计数的最大值为4，需要用3根线表示，即位宽是3位。add_cnt和end_cnt都是用assign方式设计的，因此类型为wire。并且其值是0或者1，1个线表示即可。因此代码如下：
dout是用always方式设计的，因此类型为reg。并且其值是0或者1，1根线表示即可。因此代码如下：
flag_add是用always方式设计的，因此类型为reg。并且其值是0或者1，1根线表示即可。因此代码如下：
至此，整个代码的设计工作已经完成。整体代码如下：
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module my_ex2(
     clk      ,
     rst_n    ,
     en       ,
     dout      
);
input    clk     ;
input    rst_n   ;
input    en      ;
output   dout    ;
reg   [ 2:0]   cnt     ;
wire           add_cnt ;
wire           end_cnt ;
reg            flag_add  ;
reg            dout    ;
always @(posedge clk or negedge rst_n)begin
    if(!rst_n)begin
        cnt <= 0;
    end
    else if(add_cnt)begin
        if(end_cnt)
            cnt <= 0;
        else
            cnt <= cnt + 1;
    end
end
assign add_cnt = flag_add==1;      
assign end_cnt = add_cnt && cnt==5-1 ;
always  @(posedge clk or negedge rst_n)begin
    if(rst_n==1'b0)begin
        flag_add <= 0;
    end
    else if(en==1)begin
        flag_add <= 1;
    end
    else if(end_cnt)begin
        flag_add <= 0;
    end
end
always  @(posedge clk or negedge rst_n)begin
    if(rst_n==1'b0)begin
        dout <= 0;
    end
    else if(add_cnt && cnt==3-1)begin
        dout <= 1;
    end
    else if(end_cnt)begin
        dout <= 0;
    end
end
endmodule
经过这个案例，我们做一下总结：在设计计数器的时候，如果计数区域没有信号来表示时，可补充一个信号flag_add。
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