杭电数字电路课程设计-移位寄存器

实验目的

（1）学习双向移位寄存器。
（2）掌握灵活运用Verilog HDL语言进行各种描述与建模的技巧和方法。

模块设计

模块功能：
用于实现多功能移位寄存器，受使能信号控制，为低电平时有效，根据输入信号S选择不同的功能，当S[1:0]为00时实现保持功能。在时钟上升沿时，当S[1:0]为01时实现左移一位功能，当S[1:0]为10时实现右移一位功能，当S[1:0]为11时实现置入数据D。

程序源代码

module sy_fifteen(input [1:0] S,input [3:0] D,input OE, CLK,output reg [3:0] Q
);always @(posedge OE or posedge CLK)begin if(OE)beginQ <= 4'bzzzz; end    else if(S[1:0] == 2'b01)beginQ <= {Q[2:0], Q[3]};endelse if(S[1:0] == 2'b10)beginQ <= {Q[0], Q[3:1]};endelse if(S[1:0] == 2'b11)beginQ <= D;endend
endmodule

测试程序源代码

module test;// Inputsreg [1:0] S;reg [3:0] D;reg OE;reg CLK;// Outputswire [3:0] Q;// Instantiate the Unit Under Test (UUT)sy_fifteen uut (.S(S), .D(D), .OE(OE), .CLK(CLK), .Q(Q));alwaysbegin#10 CLK = ~CLK;endinitial begin// Initialize InputsS = 0;D = 0;OE = 1;CLK = 0;// Wait 100 ns for global reset to finish#20; OE = 1; S = 2'b01;  D = 4'b1101; #20; OE = 0; S = 2'b11;  D = 4'b1101;  #20; OE = 0; S = 2'b00;  D = 4'b1101; #20; OE = 0; S = 2'b01;  D = 4'b1101;#20; OE = 0; S = 2'b10;  D = 4'b1101;// Add stimulus hereend
endmodule

思考与遇到的问题

1.实验出现的问题与解决方案
出现的问题：
本实验在一开始编写仿真测试文件进行测试时与板子上调试时，始终保持Q[3:0]输出高阻态。
解决方案：
仔细研究代码发现并无问题。因本实验实现的是多功能移位寄存器，在我们具体实现的过程中未有初始状态，所以在调试阶段因先使用置入数据D功能，这样才能进行测试功能的正确性，若未置入数据D，则直接调用其他功能则一直默认输入为高阻zzzz。
2.思考与探索
思考题1：欲将本实验的4位多功能移位寄存器改造成具有多片级联扩展的功能，譬如可以使用2片扩展成8位多功能移位寄存器，那么需要对该4位多功能移位寄存器模块作何改动，需要增加几个引脚？功能作何修改？
（1）在模块中增加片选功能；需要增加8个引脚，即4个LED用于显示增加的位数，4个开关用于使用置入D时增加的4位。
（2）在判断功能时，若为左移，则通过片选信号，先选择寄存器1，取出Q[6:3]置入，再选择寄存器2，取出Q[2:0],Q[7]置入。完成功能。
（3）在判断功能时，若为右移，则通过片选信号，先选择寄存器2，取出Q[4:1]置入，再选择寄存器1，取出Q[0],Q[7:5]置入。完成功能。
思考题2：如果要实现一个补码的算术移位寄存器，试结合补码的算术移位规则，考虑移位寄存器模块的设计方法。
（1）首先先判断该数是正数还是负数，若为正数则符号为不变即Q[3] = 0,无论左移还是右移都补0；
（2）若为负数，则符号位不变，右移补1，左移补0；

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