串行流水灯设计

我所设计的是一个四位流水灯，每一位相当于一级，高一级灯亮与否由第一级控制。（串行设计思想：高级输入由低级输出控制）因此，我们所需要建立的模块有两个：

（1）、基本模块，即编写一个一位流水灯；

（2）、顶层模块，四位流水灯就要调用四次基本模块，当然，高一级的输入由第一级的输出控制。

（3）、编写testbench，仿真顶层模块，看功能是否正确实现；

当然，建模过程中，错误百出，都是一遍遍仿真，依据仿真波形，查找错误并改正，再仿真波形，查找错误（语法错误，逻辑错误等），以此循环，直到得到满意的结果。只是深感这种方法很浪费时间，但是作为暂处于初级学习阶段的菜鸟，找不到别的方法啊！！！下面还是进入正题吧：

1、一位流水灯设计：

module led1_module(clock,reset,Led_Out);
  input clock,reset;
  output Led_Out;
  
  reg [7:0]count;
  reg rLed_out;
  
  always @(posedge clock,negedge reset)
  if(!reset)
    count<=8'd0;
  else if (count==8'd42)
    count<=8'd0;
  else 
    count<=count+8'd1;
    

//上面条件控制语句，还真只能写出(count==8'd42)，尽管我是希望四位流水灯的时钟周期是#400，那么count由0计数到39就可以了，但事与愿违，看看下面的仿真波形吧，由下面第一个图可发现0001->0010->0100->1000的每次跳变过程中，都出现了一个时钟的延时，因此，一整个周期变成了#430，所以count要由0计数到42才可以。

//把上面这个仿真波形放大了可发现，跳变过程中出现的一个时钟的延迟也相当于一个清零的过程，如下图所示。高一级的rst由第一级的输出控制，当低一级的输出由1变成0以后，高一级的输出清零，count也清零，然后再在下一个上升沿到来时，count才开始计算，高一级的输出由0变成1；因此，这种低级输出控制高级rst的方法，总会出现一个时钟的清零现象。

  always @(posedge clock,negedge reset)
  if(!reset)
    rLed_out<=1'd0;
  else if(count>=8'd0&&count<8'd10)
    rLed_out<=1'd1;
  else
    rLed_out<=1'd0;
    

//在上面这个always过程块中，如果我将if(!reset)  rLed_out<=1'd1;出现的仿真结果如下：虽然没有一个时钟延时，但明显逻辑错误。

  assign Led_Out=rLed_out;


endmodule
  

2、顶层模块的设计：

`include "led1_module.v"


module mux_top_mudule(CLK,Rst,LED_OUT);
  input CLK,Rst;
  output [3:0]LED_OUT;
  
   led1_module led1(CLK,Rst,LED_OUT[0]);
   led1_module led2(CLK,~LED_OUT[0],LED_OUT[1]);
   led1_module led3(CLK,~LED_OUT[1],LED_OUT[2]);
   led1_module led4(CLK,~LED_OUT[2],LED_OUT[3]);
   
   
 endmodule

//仿真过程中，出现过如下图错误。好吧，这个错完全是逻辑错误，因为，我在顶层模块这种写成：

  led1_module led1(CLK,Rst,LED_OUT[0]);
   led1_module led2(CLK,LED_OUT[0],LED_OUT[1]);
   led1_module led3(CLK,LED_OUT[1],LED_OUT[2]);
   led1_module led4(CLK,LED_OUT[2],LED_OUT[3]);

//另外，还是要注output为wire或reg类型的设置吧。例如在上面这个模块中，我开始设定了”reg LED_OUT“，结果编译没事，但不能仿真。因为，低一级的输出是高一级的rst输入，因此低一级的输出肯定要为wire类型，即LED_OUT[0]~LED_OUT[3]都为wire类型，但我开始申明了他们都是reg类型，必出错。这个问题还是很值得注意的，毕竟我昨天也犯了类似的错误，只是这个错是出现在顶层模块中，我将output定义成reg类型，但是仿真模块中，我定义为wire类型，两者类型不匹配。