第五课：BCD计数器设计与验证
设计定义
用三个十进制计数器实现一个三位十进制计数器。
- 分析，如下所示的一个计数器中，当q达到9、并且cin为1时，则q返回至0，cout产生进位为1.
- 那么我们可以设计三个这样的十进制计数器，将其拼接为一个三位的十进制计数器：上一个计数器的输出是下一个计数器的输入，依次类推。
module bcd_counter(clk,rst,cin,q,cout);input clk;input rst;input cin;output[3:0] q;output cout;
设计输入
- 计数器模块
module bcd_counter(clk,rst,cin,q,cout);input clk;input rst;input cin;output[3:0] q;output cout;reg[3:0] q;//reg cout;wire cout;always@(posedge clk or negedge rst)if(rst == 0)beginq <= 0;//cout <= 0;endelse if((q==4'd9)&&(cin==1))beginq <= 0;//cout <= 1;endelse if(cin==1)beginq <= q + 1'b1;//cout <= 0;endelse beginq <= q;//cout <= 0;endassign cout = ((q==4'd9)&&(cin==1))?1'b1:1'b0;
endmodule
分析：在这个模块中，我最开始将cout设计为时序逻辑，也即reg型并在always内部赋值，最后在仿真时发现错误，并最终设计成了组合逻辑。原因是当q为9并且其输入进位为1时，应该立马产生输出进位，而非在下一个时钟上升沿到来时再产生进位，这样就晚了。
- 验证模块
`timescale 1ns/1psmodule bcd_counter_tb;reg clk;reg rst;reg cin;wire[11:0] q;wire cout,cout_0,cout_1;bcd_counter u0(.clk(clk),.rst(rst),.cin(cin),.q(q[3:0]),.cout(cout_0));bcd_counter u1(.clk(clk),.rst(rst),.cin(cout_0),.q(q[7:4]),.cout(cout_1));bcd_counter u2(.clk(clk),.rst(rst),.cin(cout_1),.q(q[11:8]),.cout(cout)); initial clk = 1;always #1 clk = ~clk;initial beginrst = 0;#5; rst = 1;endinitial begincin = 1;#3000;cin = 0;$stop;end
endmodule
分析：如上代码所示，我们将u0的输出cout_0作为u1的输入，其实在实际中也是这样的，我们普通的算数达到9时，再加1，就会变成10，也即产生一个进位1，并且原先的9变成0.故其设计是符合我们的日常生活逻辑的
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