蔡觉平老师西电veriloghdl上机大作业_微电子学院

《Verilog HDL数字集成电路设计原理与应用》上机作业班级：*******学号：*******姓名：*******题目1：数字集成电路的verilog HDL描述与仿真。

要求：（1）学习使用Modelsim设计和仿真软件；（2）练习教材中的例子；（3）掌握设计代码和测试代码的编写；（4）掌握测试仿真流程；（5）掌握Modelsim软件的波形验证方式。

解答：题目2：简述begin-end语句块和fork-join语句块的区别，并写出下面信号对应的程序代码AB解答：（1）begin-end语句块和fork-join语句块的区别：1、执行顺序：begin-end语句块按照语句顺序执行，fork-join语句块所有语句均在同一时刻执行；2、语句前面延迟时间的意义：begin-end语句块为相对于前一条语句执行结束的时间，fork-join语句块为相对于并行语句块启动的时间；3、起始时间：begin-end语句块为首句开始执行的时间，fork-join语句块为转入并行语句块的时间；4、结束时间：begin-end语句块为最后一条语句执行结束的时间，fork-join 语句块为执行时间最长的那条语句执行结束的时间；5、行为描述的意义：begin-end语句块为电路中的数据在时钟及控制信号的作用下，沿数据通道中各级寄存器之间的传送过程。

fork-join语句块为电路上电后，各电路模块同时开始工作的过程。

（2）程序代码：Begin-end语句：module initial_tb1；reg A,B;initialbeginA=0;B=1;#10 A=1;B=0;#10 B=1;#10 A=0;#10 B=0;#10 A=1;B=1;endendmoduleFrk-join语句：module wave_tb2;reg A,B;parameter T=10;initialforkA=0;B=1;#T A=1;B=0;#(2*T) B=1;#(3*T) A=0;#(4*T) B=0;#(5*T) A=1;B=1;joinendmodule题目3. 分别用阻塞和非阻塞赋值语句描述如下图所示移位寄存器的电路图。

解答：（1）阻塞赋值语句module block2(din,clk,out0,out1,out2,out3);input din,clk;output out0,out1,out2,out3;reg out0,out1,out2,out3;always@(posedge clk)beginout0=din;out1=out0;out2=out1;out3=out2;endendmodule（2）非阻塞赋值语句module non_block1 (din,clk,out0,out1,out2,out3);input din,clk;output out0,out1,out2,out3;reg out0,out1,out2,out3;always@(posedge clk)beginout0<=din;out1<=out0;out2<=out1;out3<=out2;endendmodule题目4：设计16位同步计数器要求：（1）分析16位同步计数器结构和电路特点；（2）用硬件描述语言进行设计；（3）编写测试仿真并进行仿真。

解答：（1）电路特点：同步计数器的时间信号是同步的；每当到达最高计数后就会重新计数。

（2）程序代码：module comp_16 (count, clk, rst );output [15:0] count;input clk,rst;reg [15:0] count;always @ (posedge clk)if (rst) count<=16'b0000000000000000;elseif (count==16'b111)count<=16'b0000000000000000;elsecount<=count+1;endmodule（3）仿真代码：module comp_16_tb;wire [15:0] count;reg clk,rst;comp_16 U1 (count, clk, rst );always #1 clk=~clk;initialbeginclk=0;rst=0;#1 rst=1;#10 rst=0;#10 rst=1;#10 rst=0;#99999 $finish;endendmodule题目5. 试用Verilog HDL门级描述方式描述如下图所示的电路。

解答：module zy(D0,D1,D2,D3,S1,S2,T0,T1,T2,T3,Z);output Z;input D0,D1,D2,D3,S1,S2;wire T0,T1,T2,T3,wire1,wire2;not U1(wire1,S1),U2(wire2,S2);and U3(T0,D0,wire2,wire1),U4(T1,D1,S1,wire1),U5(T2,D2,S1,wire2),U6(T3,D3,S1,S2);or U7(Z,T0,T1,T2,T3,);endmodule题目6. 试用查找真值表的方式实现真值表中的加法器，写出Verilog HDL代码：解答：module homework6(SUM,COUT,A,B,CIN);output SUM,COUT;input A,B,CIN;reg SUM,COUT;always@(A or B or CIN)case({A,B,CIN})3'b000:SUM<=0;3'b000:COUT<=0;3'b001:SUM<=1;3'b001:COUT<=0;3'b010:SUM<=1;3'b010:COUT<=0;3'b011:SUM<=0;3'b011:COUT<=1;3'b100:SUM<=1;3'b100:COUT<=0;3'b101:SUM<=0;3'b101:COUT<=1;3'b110:SUM<=0;3'b110:COUT<=1;3'b111:SUM<=1;3'b111: COUT<=1;endcaseendmodule题目7：设计16位同步加法器和乘法器要求：（1）分析16位同步加法器和乘法器结构和电路特点；（2）用硬件描述语言进行设计；（3）编写测试仿真并进行仿真。

解答：（1）16位同步加法器和乘法器结构和电路特点：加法器的进位只用考虑一位，但是乘法器的进位要考虑到32位才行。

（2）程序代码：16位同步加法器：module adder(a,b,c,sum,cout);output [15:0]sum;output cout;input [15:0]a,b;input c;assign {cout,sum}=a+b+c;endmodule16位同步乘法器：module multiplier(a,b,mul);input [15:0]a,b;output [31:0]mul;assign mul=a*b;endmodule（3）仿真代码：16位同步加法器：module adder_tb;reg [15:0]a,b;reg c;wire [15:0]sum;wire cout;initialbegina=8;b=8;c=1;endinitialbegin#10 a=16'b111;#10 b=1;endadder U2(.a (a),.b (b),.c(c),.cout(cout),.sum(sum));endmodule16位同步乘法器：module multiplier_tb;reg [15:0]a,b;wire [31:0]mul;initialbegina=3;b=8;endinitialbegin#10 a=100;#15 b=100;endmultiplier U1(.a(a),.b(b),.mul(mul));endmodule仿真截图：加法器：乘法器：题目8. 将下面的状态转移图用Verilog HDL描述。

在图中，状态机的输入只与状态的跳转有关，与状态机的输出无关，因此该状态机为摩尔型状态机。

下面为三段式描述方式。

解答：程序代码：module homework8(clk,out,step,clr);output [2:0]out;input step,clk,clr;reg [2:0]out;reg [1:0]state,next_state;always @(posedge clk)state<=next_state;always @(state or clr)if(clr)next_state<=0;elsecase(state)2'b00:case(step)1'b0:begin next_state<=2'b00;out<=3'b001;end 1'b1:begin next_state<=2'b01;out<=3'b001;end endcase2'b01:beginout<=3'b010;next_state<=2'b10;end2'b10:case(step)1'b0:begin next_state<=2'b00;out<=3'b100;end 1'b1:begin next_state<=2'b11;out<=3'b100;end endcase2'b11:case(step)1'b0:begin next_state<=2'b11;out<=3'b111;end 1'b1:begin next_state<=2'b00;out<=3'b111;end endcaseendcaseendmodule仿真代码：module homework8_tb;reg clk,step,clr;wire [3:0]out;always#5 clk=~clk;initialbegin clk=0;clr=1;step=1;endinitialbegin#5clr=0;#10 step=0;#10step=1;endhomework8 U1(clk,out,step,clr);endmodule仿真截图：题目9. 如下图所示电路，若其延迟时间设定如表所示，试写Verilog HDL程序设计该电路。