Детектор последовательности на Verilog: построение надёжного КА для распознавания образов
Частый пример конечного автомата (КА) — детектор последовательности, где аппаратный дизайн должен обнаружить фиксированный образец в потоке битов на входе.
Пример
Детектор последовательности 1011:
module det_1011 ( input clk, input rstn, input in, output out );
parameter IDLE = 0, S1 = 1, S10 = 2, S101 = 3, S1011 = 4;
reg [2:0] cur_state, next_state;
assign out = cur_state == S1011 ? 1 : 0;
always @ (posedge clk) begin
if (!rstn) cur_state <= IDLE;
else cur_state <= next_state;
end
always @ (cur_state or in) begin
case (cur_state)
IDLE : begin if (in) next_state = S1; else next_state = IDLE; end
S1 : begin if (in) next_state = IDLE; else next_state = S10; end
S10 : begin if (in) next_state = S101; else next_state = IDLE; end
S101 : begin if (in) next_state = S1011; else next_state = IDLE; end
S1011 : begin next_state = IDLE; end
endcase
end
endmodule
Тестбенч
module tb; reg clk, in, rstn; wire out; reg [1:0] l_dly; reg tb_in; integer loop = 1;
always #10 clk = ~clk;
det_1011 u0 ( .clk(clk), .rstn(rstn), .in(in), .out(out) );
initial begin
clk <= 0; rstn <= 0; in <= 0; repeat (5) @ (posedge clk); rstn <= 1;
// Направленный паттерн
@(posedge clk) in <= 1; @(posedge clk) in <= 0; @(posedge clk) in <= 1; @(posedge clk) in <= 1;
// Паттерн завершён
@(posedge clk) in <= 0; @(posedge clk) in <= 0; @(posedge clk) in <= 1; @(posedge clk) in <= 1;
@(posedge clk) in <= 0; @(posedge clk) in <= 1; @(posedge clk) in <= 1; // Паттерн снова
// Случайный стимул
for (int i = 0 ; i < loop; i ++) begin l_dly = $random; repeat (l_dly) @ (posedge clk); tb_in = $random; in <= tb_in; end
#100 $finish;
end endmodule
Simulation Log показывает выход out = 1 в моменты обнаружения паттерна 1011.
В дизайне есть ошибка. Можете её найти?
Verilog
- Освоение Verilog: полное руководство по проектированию цифровых схем
- Освоение конкатенации в Verilog: практическое руководство
- Детектор последовательности на Verilog: построение надёжного КА для распознавания образов
- Детектор образов на Verilog: продвинутое обнаружение последовательностей в FPGA
- Понимание назначений в Verilog: типы, синтаксис и лучшие практики
- Блокирующие и неблокирующие назначения в Verilog: ключевые различия
- Мастерство функций в Verilog для эффективного RTL дизайна
- Понимание задач (Tasks) в Verilog: отличия от функций, синтаксис и применение
- Генератор тактового сигнала в Verilog: проектирование и реализация
- Мастерство математических функций Verilog для эффективного аппаратного дизайна