流水燈基于Verilog語言實(shí)現(xiàn)及測試代碼.doc

流水燈實(shí)驗(yàn)的Testbench報(bào)告一、 設(shè)計(jì)源碼（順序方法）module led(inputclk,inputrstn,outputreg3:0led);parameter T1s = 4d10;reg3:0cnt_1s;always(posedgeclk or negedgerstn)if(!rstn)begincnt_1s = 0;endelse if(cnt_1s = T1s)begincnt_1s = 0;endelse begincnt_1s = cnt_1s + 1b1;endalways(posedgeclk or negedgerstn)if(!rstn)beginled= 4hf;endelse if(led = 4hf) beginled= 4he;endelse if(cnt_1s = T1s)beginled= led2:0,1b1;endendmodule二、 測試代碼timescale 1 ns/1 nsmoduleled_tb();regclk ;regrstn;wire3:0 led;parameter CYCLE = 20; parameter RST_TIME = 3 ;led u( .clk (clk ), .rstn (rstn ), .led (led ) );initial beginclk = 0;forever#(CYCLE/2)clk=clk;endinitial beginrstn = 1; #CYCLE;rstn = 0;#(CYCLE*RST_TIME);rstn = 1;endendmoduleTestbench設(shè)計(jì)的幾個(gè)步驟：1、 設(shè)定時(shí)間標(biāo)尺、timescale；2、 定義信號(hào)類型，與輸入對(duì)接的reg，與輸出對(duì)接的wire；3、 對(duì)待測設(shè)計(jì)的頂層模塊進(jìn)行例化，即將testbench與待測設(shè)計(jì)接口對(duì)接；4、 給輸入接口產(chǎn)生激勵(lì)。三、 結(jié)果分析老師的源代碼中設(shè)置的流水燈跳轉(zhuǎn)周期是1S鐘，但是在仿真的過程中，1S實(shí)在是太漫長了，所以我將跳轉(zhuǎn)周期改為10個(gè)時(shí)鐘周期了。根據(jù)testbench可知，第一個(gè)時(shí)間周期結(jié)束，拉低復(fù)位信號(hào)。復(fù)位信號(hào)產(chǎn)生低電平，always塊得到反應(yīng)，led=4hf(即1111)；每次clk上升沿的時(shí)候always都會(huì)響應(yīng)，但是rstn為低電平時(shí)，計(jì)數(shù)的變量cnt_1s會(huì)一直清零，led一直處于全滅狀態(tài)。我在TESTBENCH中設(shè)置的rstn拉低持續(xù)3時(shí)鐘周期，3時(shí)鐘周期后，rstn會(huì)變成高電平，在下一個(gè)clk上升沿，always又開始響應(yīng)，根據(jù)設(shè)計(jì)當(dāng)led原狀態(tài)為1111，觸發(fā)后會(huì)跳轉(zhuǎn)為1110，即第一個(gè)led亮。之后，按設(shè)計(jì)初衷應(yīng)該是每過10個(gè)時(shí)鐘周期，led產(chǎn)生一次流水式變化，但實(shí)際情況并非如此。我們可以看到上圖中黃線位置，led由0111經(jīng)過10個(gè)時(shí)鐘周期后變成1111，但是1111只持續(xù)了一個(gè)周期就變成了1110.原來，在第二個(gè)always中有這么一句else if(led = 4hf) beginled= 4he;end雖然計(jì)時(shí)變量cnt_1s未滿足條件，但是led=1111，仍然會(huì)使led發(fā)生改變。而且led=1111時(shí)，led是處于全滅狀態(tài)，作為流水燈應(yīng)該是不希望全滅狀態(tài)的出現(xiàn)，第四個(gè)燈亮完，應(yīng)該馬上跳轉(zhuǎn)到第一個(gè)燈。即便如此在實(shí)物電路中，這并不會(huì)影響功能的實(shí)現(xiàn)，因?yàn)槎喑龅倪@一個(gè)時(shí)鐘周期僅為20ns，人的肉眼根本無法識(shí)別。四、 程序優(yōu)化試想如果這不是一個(gè)流水燈實(shí)驗(yàn)，而是一個(gè)對(duì)精度有很高要求的電路，不允許出現(xiàn)這么一段全1的狀態(tài)，那么程序該如何修改？其實(shí)led全為1的狀態(tài)，主要是由于第二個(gè)always模塊產(chǎn)生，所以只用修改第二個(gè)always的內(nèi)容，下面是我修改后的代碼，和運(yùn)行結(jié)果