流水灯基于Verilog语言实现及测试代码

流水灯实验的Testbench报告一、 设计源码（顺序方法）module led(input clk,input rstn,output reg3:0led);parameter T1s = 4d10;reg3:0cnt_1s;always(posedge clk or negedge rstn)if(!rstn)begincnt_1s = 0;endelse if(cnt_1s = T1s)begincnt_1s = 0;endelse begincnt_1s = cnt_1s + 1b1;endalways(posedge clk or negedge rstn)if(!rstn)beginled = 4hf;endelse if(led = 4hf) beginled = 4he;endelse if(cnt_1s = T1s)beginled = led2:0,1b1;endendmodule二、 测试代码timescale 1 ns/1 nsmodule led_tb();reg clk ;reg rstn;wire3:0 led;parameter CYCLE = 20; parameter RST_TIME = 3 ; led u( .clk (clk ), .rstn (rstn ), .led (led ) ); initial begin clk = 0; forever #(CYCLE/2) clk=clk; end initial begin rstn = 1; #CYCLE; rstn = 0; #(CYCLE*RST_TIME); rstn = 1; end endmodule Testbench设计的几个步骤：1、 设定时间标尺、timescale；2、 定义信号类型，与输入对接的reg，与输出对接的wire；3、 对待测设计的顶层模块进行例化，即将testbench与待测设计接口对接；4、 给输入接口产生激励。三、 结果分析老师的源代码中设置的流水灯跳转周期是1S钟，但是在仿真的过程中，1S实在是太漫长了，所以我将跳转周期改为10个时钟周期了。根据testbench可知，第一个时间周期结束，拉低复位信号。复位信号产生低电平，always块得到反应，led=4hf(即1111)；每次clk上升沿的时候always都会响应，但是rstn为低电平时，计数的变量cnt_1s会一直清零，led一直处于全灭状态。我在TESTBENCH中设置的rstn拉低持续3时钟周期，3时钟周期后，rstn会变成高电平，在下一个clk上升沿，always又开始响应，根据设计当led原状态为1111，触发后会跳转为1110，即第一个led亮。之后，按设计初衷应该是每过10个时钟周期，led产生一次流水式变化，但实际情况并非如此。我们可以看到上图中黄线位置，led由0111经过10个时钟周期后变成1111，但是1111只持续了一个周期就变成了1110.原来，在第二个always中有这么一句else if(led = 4hf) beginled = 4he;end虽然计时变量cnt_1s未满足条件，但是led=1111，仍然会使led发生改变。而且led=1111时，led是处于全灭状态，作为流水灯应该是不希望全灭状态的出现，第四个灯亮完，应该马上跳转到第一个灯。即便如此在实物电路中，这并不会影响功能的实现，因为多出的这一个时钟周期仅为20ns，人的肉眼根本无法识别。四、 程序优化试想如果这不是一个流水灯实验，而是一个对精度有很高要求的电路，不允许出现这么一段全1的状态，那么程序该如何修改？其实led全为1的状态，主要是由于第二个always模块产生，所以只用修改第二个always的内容，下面是我修改后的代码，和运行结果。这段代码主要的关键就在于阻塞赋值。修改后：运行结果：对比运行结果，我们很容易发现，led没有再出现全1的状态，而是标准的按照10个时钟周期跳转一次，达到预期效果。