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文檔簡介

1、實(shí)驗二 時序電路設(shè)計一. 實(shí)驗內(nèi)容使用Verilog語言完成一個時序電路模塊的RTL設(shè)計,并為這個模塊設(shè)計一個簡單的testbench文件,并用ncverilog完成仿真過程,用拷屏的方法,完成WORD格式的實(shí)驗報告,記錄仿真結(jié)果的波形輸出。二. 時序電路模塊設(shè)計要求(1)濾波器電路設(shè)計使用一個乘法器和一個加法器,設(shè)計完成一個五階數(shù)字濾波器的設(shè)計,輸入為串行數(shù)據(jù)X,復(fù)位信號RST,時鐘信號CLK,使能信號EN,輸出為串行數(shù)據(jù)信號Y,數(shù)據(jù)輸出有效信號OEN。數(shù)字濾波器公式為:y(i) = a0+ a1*x(i-1)+ a2*x(i-2)+ a3*x(i-3)+ a4*x(i-4)+ a5*x(i

2、-5)其中:a0=0.08a1=0.13a2=0.23a3=0.14a4=0.16a5=0.26用Verilog語言為這個濾波器設(shè)計一個testbench,要求輸入激勵X為隨機(jī)數(shù)據(jù)輸入。(2)接口設(shè)計為上述設(shè)計一個外部接口,可以通過該接口對濾波器的系數(shù)a0 a5進(jìn)行改寫,在上述testbench基礎(chǔ)上,完成濾波器系數(shù)配置的配置驗證,系數(shù)配置如下:a0=0.20a1=0.04a2=0.08a3=0.20a4=0.16a5=0.32三. 實(shí)驗過程(1)分析濾波器程序需要的模塊:1)根據(jù)濾波器的公式,得知該程序需要一個乘法器模塊2)i時刻輸出與前5個時刻的輸入有關(guān),因此需要6個寄存器用來保存x輸入的

3、值 3)i時刻輸出完成了5次乘法5次加法,因此需要一個變頻器產(chǎn)生一個5倍頻的時鐘 4)需要定義五個狀態(tài),每個狀態(tài)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的乘法和加法操作。(2)在給定a的5個值時出現(xiàn)一個問題,小數(shù)如何用二進(jìn)制表示: 將濾波器公式左右同時乘以2的八次方,即所有的二進(jìn)制數(shù)值左移八位,此時系數(shù)均四舍五入保留整數(shù)位,轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制形式即可。將最終的計算結(jié)果高八位賦值給y即為濾波器的輸出。計算得:a0=00010100,a1=00100001,a2=00111011,a3=00100100,a4=00101001,a5=01000011。1 / 8(3)第一部分:定義輸入輸出變量,變頻器和乘法器的引用定義(4)第二部分:

4、定義6個寄存器,給5個系數(shù)a賦值 這里定義了wen,waddr,wdata三個變量,為a輸入的外部接口,當(dāng)寫入使能信號wen為1時,重新給a賦值,數(shù)值為輸入信號wdata。(5)第三部分:定義五個狀態(tài),每個狀態(tài)完成一次乘法和一次加法 乘法器的輸入賦值采用組合邏輯,根據(jù)不同的狀態(tài)分別將不同的輸入信號連入乘法器的輸入端口,不需要時鐘。加法運(yùn)算采用時序邏輯,在clk2的上升沿完成一次加法,直至5次相加之和輸出到sum中,這里的sum為16位二進(jìn)制數(shù)。(6)第四部分:輸出有效信號oen和y的賦值 當(dāng)狀態(tài)state為000時輸出有效信號oen置1,同時輸出y的值為sum的高八位,否則y輸出為0。因為最初

5、在公式兩邊同時乘以2的八次方了,所以最終的值為結(jié)果的高八位。四. 實(shí)驗結(jié)果(1)700ns之前x的輸入全是0,所以y的輸出也一直為0,波形符合分析。(2)725ns時刻,clk上升沿讀入x的第一個值00100100(36),此時y輸出仍為0(3)775ns時刻,讀入x第二個值10000001(129),y輸出為0,因為此時y=a0=0.08,sum的高八位為0。(4) 825ns時刻,讀入x第三個值00001001(9),y輸出為00000100(4),計算:a0=0.08,a1=0.13,y(i)=0.08+0.13*36=4.76,波形符合計算結(jié)果。(5)875ns時刻,讀入x的第四個值0

6、1100011(99),此時輸出y的值00011001(25),計算:y=0.08+0.13*129+0.23*36=25.16,波形符合結(jié)果。(6)925ns時刻,讀入x的第五個值00001101(13),此時輸出y的值00100100(36),計算:y=0.08+0.13*9+0.23*129+0.14*36=35.96,波形符合計算結(jié)果。(7)975ns時刻,輸出y的值00100110(38),計算:y=0.08+0.13*99+0.23*9+0.14*129+0.16*36= 38.84,波形符合計算結(jié)果。 (8)結(jié)果分析:由于仿真時間的限制,本次實(shí)驗最終輸出了四個不為0的y的值,每當(dāng)

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