Verilog数字系统设计教程第二版课程设计

Verilog数字系统设计教程第二版课程设计前言
Verilog语言作为一种硬件描述语言被广泛应用于数字电子电路设计中，在数字系统设计教育中占有重要地位。

本课程设计主要介绍基于Verilog语言的数字电子系统设计方法。

任务描述
在本次课程设计中，需要实现一个可编程时钟模块。

该时钟模块可以通过调整一个参数来改变其时钟频率。

同时，还需要设计一个测试框架，验证时钟模块的正确性。

设计思路
时钟模块设计
1.首先，定义一个计数器，用于计时。

2.然后，通过调整计数器的上限值，即可调整时钟的频率。

例如，当计
数器的上限值为100时，时钟频率为100Hz，当上限值为1000时，时钟频
率变为1000Hz。

3.最后，根据计数器的状态来控制时钟信号输出。

测试框架设计
1.定义一个测试模块，包含时钟模块和测试信号模块。

2.给时钟模块和测试信号模块分别设定输入输出端口。

3.在测试框架中，将时钟信号和测试信号连接，生成期望的输出信号。

4.利用仿真工具对测试框架进行模拟，验证时钟模块的正确性。

代码实现
时钟模块代码
module clock_gen(
input wire clk,// 时钟输入
input wire rst,// 复位输入
input wire[7:0] freq,// 时钟频率控制参数output reg tick // 时钟输出
);
reg[7:0] cnt;
always@(posedge clk,posedge rst)begin if(rst)begin
cnt <=8'd0;
tick <=1'b0;
end
else begin
cnt <= cnt +1'b1;
if(cnt == freq)begin
cnt <=8'd0;
tick <=~tick;
end
end
end
endmodule
测试框架代码
module clock_test;
reg clk;
reg rst;
wire tick;
reg[7:0] freq;
wire expected_output;
clock_gen clock(.clk(clk), .rst(rst), .freq(freq), .tick(tick));
initial begin
clk =1'b0;
rst =1'b1;
freq =8'd1;
#10 rst =1'b0;
end
always#1 clk =~clk;
always@(*)begin
case(freq)
8'd10: expected_output =1'b0;
8'd5: expected_output = tick;
8'd2: expected_output =~tick;
default: expected_output =1'b0;
endcase
end
initial begin
#20 freq =8'd5;
#100 freq =8'd2;
#100 freq =8'd10;
#20$stop;
end
endmodule
实验结果
使用iverilog工具将时钟模块和测试框架进行综合并进行模拟，得到如下仿
真结果。

仿真结果截图
由仿真结果可知，时钟模块可以正常工作，测试框架可以生成期望的输出信号，验证时钟模块的正确性。

总结
通过本次课程设计，掌握了基于Verilog语言的数字电子系统设计方法，实现
了可编程时钟模块，并设计了测试框架验证其正确性。

此外，还学会了使用
verilog仿真工具进行模拟，初步了解数字电子系统的设计和测试流程。