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Verilog HDL語言基礎(chǔ)之?dāng)?shù)字跑表
來源： 日期：2013-11-3 17:29:40 人氣：標(biāo)簽：
2.實例目標(biāo)
本實例主要實現(xiàn)了計數(shù)及進位的設(shè)計，通過幾個always模塊的設(shè)計實現(xiàn)一個特定用途的模塊——數(shù)字跑表。通過本實例，讀者應(yīng)達到下面的一些實例目標(biāo)。
初步掌握verilog語言的設(shè)計方法。
完成一個數(shù)字跑表的設(shè)計。
原理簡介
本數(shù)字跑表首先要從 低位的百分秒計數(shù)器開始，按照系統(tǒng)時鐘進行計數(shù)。計數(shù)至100后向秒計數(shù)器進位，秒計數(shù)器以百分秒計數(shù)器的進位位為時鐘進行計數(shù)。計數(shù)至60后向分計數(shù)器進位，分計數(shù)器以秒計數(shù)器的進位位為時鐘進行計數(shù)，讀者可以自行增加小時計數(shù)器。
數(shù)字跑表巧妙地運用進位位作為計數(shù)時鐘來減少計數(shù)的位數(shù)。如果統(tǒng)一使用系統(tǒng)時鐘作為計數(shù)時鐘，那秒計數(shù)器將是一個6000進制的計數(shù)器，而分計數(shù)器將是一個3600000進制的計數(shù)器。這樣將極大的浪費fpga的邏輯資源。而使用進位位作為計數(shù)時鐘，只需要一個100進制的計數(shù)器和兩個60進制的計數(shù)器。
本實例的數(shù)字跑表模塊圖。
在實際的設(shè)計中，為了使計數(shù)器更加簡單，計數(shù)器使用高低位兩個計數(shù)器實現(xiàn)。100進制計數(shù)器分別是高位10進制計數(shù)器，低位10進制計數(shù)器;60進制計數(shù)分別是高位6進制計數(shù)器，低位10進制計數(shù)器。這樣整個數(shù)字跑表使用6個計數(shù)器實現(xiàn)。
同時由于10進制計數(shù)器重復(fù)使用了5次，可以使用獨立的模塊實現(xiàn)10進制計數(shù)器，這樣就可以通過模塊復(fù)用來節(jié)省整個模塊使用的資源。
數(shù)字跑表提供了清零位clr和暫停位pause，百分秒的時鐘信號可以通過系統(tǒng)時鐘分頻提供。分頻至1/100s，即可實現(xiàn)真實的時間計數(shù)。詳細的時鐘分頻設(shè)計讀者可參考相關(guān)的資料實現(xiàn)，在本實例中不再提供。
代碼分析
下面給出這個數(shù)字跑表的源代碼，讀者可以將這些源代碼嵌入自己的工程設(shè)計中，來實現(xiàn)數(shù)字跑表的功能。
首先給出代碼中端口信號的定義，讀者可根據(jù)這些端口與自己的工程設(shè)計進行連接。 clk：時鐘信號。
clr：異步復(fù)位信號。
pause：暫停信號。
msh、msl：百分秒的高位和低位。
sh、sl：秒信號的高位和低位。
mh、ml：分鐘信號的高位和低位。
下面是數(shù)字跑表的verilog hdl源代碼及說明。
module paobiao(clk,clr,pause,msh,msl,sh,sl,mh,ml); //端口說明
input clk,clr;
input pause;
output［3:0］ msh,msl,sh,sl,mh,ml; //內(nèi)部信號說明
reg［3:0］ msh,msl,sh,sl,mh,ml;
reg cn1,cn2; //cn1為百分秒向秒的進位，cn2為秒向分的進位
//百分秒計數(shù)模塊，每計滿100，cn1 產(chǎn)生一個進位
always @(posedge clk or posedge clr) begin
if(clr) begin //異步復(fù)位
{msh,msl}<=8'h00;
cn1<=0;
end
else if(!pause) begin //pause 為0時正常計數(shù)，為1時暫停計數(shù)
if(msl==9) begin
msl<=0; //低位計數(shù)至10時，低位歸零
if(msh==9) begin
msh<=0; //低、高位計數(shù)至10時，高位歸零
cn1<=1; //低、高位計數(shù)至10時，觸發(fā)進位位
end
else //低位計數(shù)至10，高位計數(shù)未至10時，高位計數(shù)
msh<=msh+1;
end
else begin
msl<=msl+1; //低位計數(shù)未至10時，低位計數(shù)
cn1<=0; //低位計數(shù)未至10時，不觸發(fā)進位位
end
end
end
//秒計數(shù)模塊，每計滿60，cn2 產(chǎn)生一個進位
always @(posedge cn1 or posedge clr) begin
if(clr) begin //異步復(fù)位
{sh,sl}<=8'h00;
cn2<=0;
end
else if(sl==9) begin
sl<=0; //低位計數(shù)至10時，低位歸零
if(sh==5) begin
sh<=0; //低位計數(shù)至10，高位計數(shù)至6時，高位歸零
cn2<=1; //低位計數(shù)至10，高位計數(shù)至6時，觸發(fā)進位位
end
else
sh<=sh+1; //低位計數(shù)至10，高位計未數(shù)至6時，高位計數(shù)
end
else begin
sl<=sl+1; //低位計數(shù)未至10時，低位計數(shù)
cn2<=0; //低位計數(shù)未至10時，不觸發(fā)進位位
end
end
//分鐘計數(shù)模塊，每計滿60，系統(tǒng)自動清零
always @(posedge cn2 or posedge clr) begin
if(clr) begin //異步復(fù)位
{mh,ml}<=8'h00;
end
else if(ml==9) begin
ml<=0; //低位計數(shù)至10時，低位歸零
if(mh==5)
mh<=0; //低位計數(shù)至10，高位計數(shù)至6時，高位歸零
else
mh<=mh+1; //低位計數(shù)至10，高位計未數(shù)至6時，高位計數(shù)
end
else
ml<=ml+1; //低位計數(shù)未至10時，低位計數(shù)
end
endmodule
通過上面的這3個模塊，即可實現(xiàn)數(shù)字跑表的功能。
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