2时序逻辑电路--计数器

2.4.1 二进制计数器

代码如下

View Code 
 1 module counter
 2 #(parameter N=8)
 3 (
 4     input clk,
 5     input rst_n,
 6     output [N-1:0] Q,
 7     output Max_tick 
 8 );
 9 
10 reg [N-1:0] r_reg;
11 wire [N-1:0] r_next;
12 
13 always @ (posedge clk or negedge rst_n)
14     if(!rst_n)
15         r_reg<=0;
16     else r_reg<=r_next;
17 
18 assign r_next=r_reg+1'b1;
19 assign Q=r_reg;
20 assign Max_tick=(r_reg==2**N-1)?1'b1:1'b0;
21 
22 endmodule

2.4.2具有控制位的计数器

设计相应的控制线，根据设计的真值表编写代码，参考COM缺氧设计的真值表如下，需要说明的是rst_n异步清零主要用在系统的初始化，而syn_ctrl同步清零是在一般操作中使用。

代码如下

View Code 
 1 module counter
 2 #(parameter N=8)
 3 (
 4     input clk,
 5     input rst_n,
 6     input syn_ctrl,
 7     input load,
 8     input en,
 9     input up,
10     output [N-1:0] Q,
11     output Max_tick, 
12     output Min_tick
13 );
14 
15 reg [N-1:0] r_reg;
16 reg [N-1:0] r_next;
17 
18 always @ (posedge clk or negedge rst_n)
19     if(!rst_n)
20         r_reg<=0;
21     else r_reg<=r_next;
22     
23 always @(*)
24     if(syn_ctrl)r_next=0;
25     else if(load) r_next=Q;
26     else if(en & up)r_next=r_reg+1'b1;
27     else if(en & ~up)r_next=r_reg-1'b1;
28     else r_next=r_reg;
29     
30 assign Q=r_reg;
31 assign Max_tick=(r_reg==2**N-1)?1'b1:1'b0;
32 assign Min_tick=(r_reg==0)?1'b1:1'b0;
33 
34 endmodule

将上述代码N值改为3，编写testbench如下

View Code 
 1 `timescale 1ns/10ps
 2 module counter_tb;
 3 reg clk,rst_n,syn_ctrl,load,en,up;
 4 reg [2:0] D;
 5 wire [2:0] Q;
 6 wire Min_tick;
 7 wire Max_tick;
 8 
 9 counter counter_inst
10 (
11     .clk(clk),
12     .rst_n(rst_n),
13     .syn_ctrl(syn_ctrl),
14     .load(load),
15     .up(up),
16     .en(en),
17     .D(D),
18     .Q(Q),
19     .Min_tick(Min_tick),
20     .Max_tick(Max_tick)
21 );
22 
23 //***************************************
24 //时钟与复位激励
25 parameter CLK_PERIOD=20,
26           RESET_TIME=10;
27 initial clk=0;
28 initial forever #(CLK_PERIOD/2) clk=~clk;
29 initial rst_n=0;
30 initial forever #RESET_TIME rst_n=1;
31 //***************************************
32 
33 initial
34 begin
35     //initial ctrl_signal input
36     syn_ctrl=1'b0;
37     load=1'b0;
38     en=1'b0;
39     up=1'b1;
40     //initial data_signal input
41     D=3'b000;
42     //initial ctrl_signal input
43     @(posedge rst_n);//wait rst_n to deassert 
44     @(negedge clk);//wait for one clk
45     //test load
46     load=1'b1;
47     D=3'b011;
48     @(negedge clk)
49     load=1'b0;
50     repeat(2) @(negedge clk);
51     //test syn_ctrl
52     syn_ctrl=1'b1;
53     @(negedge clk)
54     syn_ctrl=1'b0;
55     repeat(2) @(negedge clk);
56     //test up counter and pause
57     en=1'b1;
58     up=1'b1;
59     repeat(10) @(negedge clk);
60     en=1'b0;
61     repeat(2) @(negedge clk);
62     en=1'b1;
63     repeat(2) @(negedge clk);
64     //test down mod
65     up=1'b0;
66     repeat(10) @(negedge clk);
67     //test Max_tick and Min_tick
68     wait(Q==2);
69     @(negedge clk);
70     up=1'b1;
71     @(negedge clk);
72     wait(Min_tick);
73     @(negedge clk);
74     up=1'b0;
75     //delay
76     #(4*CLK_PERIOD);
77     en=1'b0;
78     #(4*CLK_PERIOD);
79     $stop;
80 end 
81 
82 endmodule

RTL级仿真波形如下

验证syn_ctrl波形如下

验证load信号波形如下

验证Max_tick,Min_tick波形如下

2.4.3模m计数器

将上述二进制计数器判断语句r_reg==2**N-1改为r_reg==M-1;即构成模M计数器。

posted on 2011-08-02 20:43  万好好  阅读(1031)  评论(0)  编辑  收藏  举报

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