單口ram計數(shù)器的課程設(shè)計

1、<p><b>　　單口RAM計數(shù)器</b></p><p><b>　　設(shè)計題目</b></p><p>　　用一個8×256的單口RAM完成256個8位計數(shù)器，計數(shù)器的初值分別為0－255，時鐘頻率為10MHz，計數(shù)器計數(shù)頻率為5/256MHz。</p><p><b>　　設(shè)計規(guī)范<

2、;/b></p><p>　　1、功能：完成一個模為256的計數(shù)器。</p><p><b>　　2、輸入輸出變量：</b></p><p>　　Clk（輸入時鐘）、rst_n（復(fù)位信號）、outdata（輸出信號）</p><p>　　Clk：時鐘信號，10MHZ</p><p>　　rs

3、t_n:復(fù)位信號，低電平有效，當(dāng)復(fù)位信號有效時，對存儲單元進行復(fù)位，具體設(shè)計：</p><p>　　if(!rst_n)</p><p><b>　　begin</b></p><p>　　for(i=0;i<256;i=i+1)</p><p>　　RAM[i]<=i; </p><p&

4、gt;<b>　　end </b></p><p>　　outdata: 輸出變量，對存儲單元的計數(shù)情況進行檢驗，方便檢查。</p><p><b>　　3、實現(xiàn)方案</b></p><p>　　首先對整個系統(tǒng)的功能進行研究，將整個系統(tǒng)進行模塊劃分：</p><p><b>　　模塊劃分說

5、明：</b></p><p>　　二分頻功能塊：對系統(tǒng)時鐘進行而分頻，形成5MHZ的時鐘；</p><p>　　輸入變量clk（10MHZ），輸出變量為clk1（5MHZ）。</p><p>　　一個地址自加模塊：當(dāng)一個時鐘上升沿來時，觸發(fā)地址器加一，從而對ram單元進行選擇，也就是實現(xiàn)了對5MHZ的256分頻，所以通過以上兩個模塊，共同完成了頻率為5/

6、256MHZ的時鐘。輸入信號為clk1（5MHZ），輸出變量為8位寬的地址信號。</p><p>　　存儲單元：存儲功能，存放每個計數(shù)器的值。</p><p>　　存儲容量：256*8，</p><p>　　輸入變量：地址信號、時鐘信號clk1</p><p>　　輸出變量：outdata（檢驗結(jié)果正確性，可有可無）</p>&

7、lt;p><b>　　總體實現(xiàn)方式</b></p><p><b>　　最終模塊</b></p><p><b>　　模塊劃分</b></p><p><b>　　模塊功能</b></p><p>　　二分頻：對時鐘頻率進行分頻，得到5MHZ的頻率信

8、號clk1</p><p>　　8bit地址：由每個時鐘信號clk1進行觸發(fā)，將地址信號addr進行加一，并將結(jié)果送至存儲單元進行單元選擇。</p><p>　　256*8的RAM：實現(xiàn)8個模為256的計數(shù)器，并有地址線進行選擇輸出。</p><p><b>　　模塊源代碼</b></p><p><b>　　

9、1、二分頻</b></p><p>　　module diff_f(clk,out);//分頻器</p><p>　　input clk;</p><p>　　output out;</p><p><b>　　reg out；</b></p><p><b>　　initi

10、al</b></p><p><b>　　out=0;</b></p><p>　　always @(posedge clk) //分頻</p><p>　　out = out+1;</p><p><b>　　endmodule</b></p><p><

11、b>　　2、地址自加</b></p><p>　　module address(clk1,addr1);</p><p>　　input clk1; //輸入時鐘</p><p>　　output [7:0]addr1;//輸出地址</p><p>　　reg [7:0]addr1;</p><p>

12、　　always@(negedge clk1 or negedge rst_n)</p><p>　　if(!rst_n)</p><p>　　addr1<=8'b0000_0000;</p><p>　　else //if(clk1)</p><p>　　addr1<=addr1+1; //地址加</p>

13、<p>　　endmodule </p><p><b>　　3、RAM存儲單元</b></p><p>　　module ram256_8(clk2,addr2,rst_n,outdata);</p><p>　　input clk2; //輸入時鐘</p><p>　　inpu

14、t rst_n; //復(fù)位信號</p><p>　　input [7:0]addr2; //地址信號</p><p>　　output [7:0]outdata; //輸出驗證</p><p>　　reg [7:0] outdata;</p><p>　　reg [7:0] RAM [255:0];</

15、p><p>　　integer i;</p><p>　　always @(negedge clk2 or posedge rst_n ) </p><p>　　if(!rst_n) //系統(tǒng)復(fù)位</p><p><b>　　begin</b></p><p>

16、;　　for(i=0;i<256;i=i+1)</p><p>　　RAM[i]<=i; </p><p><b>　　end </b></p><p><b>　　else</b></p><p><b>　　begin</b></p><p&

17、gt;　　RAM[addr2] = RAM[addr2]+1; //計數(shù)器值加一 </p><p><b>　　end </b></p><p>　　always @(negedge clk2 ) </p><p>　　outdata <= RAM[addr2];</p><p>　　/* always @

18、(posedge clk2)</p><p>　　outdata <=RAM[addr2-1]; */ </p><p>　　endmodule4、頂層模塊</p><p>　　module top(clk0,rst_n0,outdata0);</p><p><b>　　//輸入信號說明</b></p

19、><p>　　input clk0;</p><p>　　input rst_n0;</p><p><b>　　//輸出信號</b></p><p>　　input clk0;</p><p>　　input rst_n0;</p><p>　　output [7:0]out

20、data0;</p><p>　　wire clk_t;</p><p>　　wire [7:0]addr_t;</p><p>　　wire[7:0] outdata0;</p><p>　　diff_f duv1(.clk(clk0),.out(clk_t));//模塊實例化</p><p>　　address

21、 duv2(.clk1(clk_t),.addr1(addr_t),.rst_n(rst_n0));</p><p>　　ram256_8 duv3(.clk2(clk_t),.addr2(addr_t),.rst_n(rst_n0),.outdata(outdata0)); </p><p><b>　　endmodule</b></p>&l

22、t;p><b>　　5、驗證模塊</b></p><p>　　`timescale 1ns/100ps //時間精度</p><p>　　module test;</p><p><b>　　reg CLK;</b></p><p>　　reg RST_N;</p><p

23、>　　wire [7:0]OUT;</p><p>　　top cc(.clk0(CLK),.rst_n0(RST_N),.outdata0(OUT)); //頂層模塊實例化 </p><p><b>　　initial</b></p><p><b>　　begin</b></p><p>

24、;　　RST_N=0; //對系統(tǒng)進行清零</p><p>　　#3 RST_N=1; //復(fù)位信號無效</p><p><b>　　end</b></p><p><b>　　initial </b></p><p><b>　　begin </b></p>

25、<p><b>　　CLK=1;</b></p><p>　　forever #1 CLK=~CLK;</p><p><b>　　end</b></p><p>　　endmodule </p><p><b>　　設(shè)計驗證</b></p>

26、<p>　　通過對設(shè)計的模塊進行仿真，得到計數(shù)器的功能正確，其輸出波形如下：</p><p><b>　　經(jīng)驗證結(jié)果正確。</b></p><p>　　綜合布線所得圖形如下：</p><p><b>　　后仿波形</b></p><p><b>　　試驗心得</b>&

27、lt;/p><p>　　通過本段時間的學(xué)習(xí)，最大的感觸便是能學(xué)到新的知識，能將學(xué)到的知識學(xué)以致用，更深的體會了Verilog、fpge的實際應(yīng)用。</p><p>　　首先在實驗設(shè)計開始，一定要明白整個系統(tǒng)的功能以及工作原理，也就是進行系統(tǒng)分析，然后可采用自頂向下進行各個子模塊的具體分析，進行相應(yīng)的設(shè)計，并且對每個模塊進行分別得設(shè)計與驗證，然后再進行整體綜合與驗證，檢驗設(shè)計的設(shè)計完整與正確性。

28、</p><p>　　在實驗中遇到的問題是：對于變量的設(shè)計以及定義線網(wǎng)（wire）、還是寄存器（reg）類型至關(guān)重要，比如說在模塊與模塊之間連線時，上一級的輸出作為下一級的輸入時，應(yīng)該定義成wire類型，但作為輸入時，應(yīng)定義成reg類型。</p><p>　　其次是，在時鐘的設(shè)計方面，盡量避免時鐘延遲，因為一級延遲可能導(dǎo)致后面模塊出現(xiàn)以外而不可避免的錯誤，所以在設(shè)計時，要細(xì)致認(rèn)真的設(shè)計時鐘

29、信號。且，在每個使用的if語句過程中，要盡量與else進行匹配，以免產(chǎn)生鎖存。</p><p>　　再次是，在試驗中，應(yīng)學(xué)習(xí)模塊設(shè)計過程中的分析問題的方法，比如采用自頂向下還是采用自底向上的思路，要將每個模塊劃分清楚，明白每個模塊的具體內(nèi)容與功能，且明白每個模塊所需的端口以及變量定義。先寫好可行性報告，分析方案的可行性，然后再書寫電路，進行設(shè)計。我想，在模塊設(shè)計中，一定要先驗證可行性，為后面工作做好鋪墊，且此工作