移位寄存器

1 4 位移位寄存器

module top_module(
    input clk,
    input areset,  // async active-high reset to zero
    input load,
    input ena,
    input [3:0] data,
    output reg [3:0] q); 
    always @(posedge clk or posedge areset) begin
        if (areset)
            q<=4'h0;
        else if(load)
            q<=data;
        else if(ena)
            q[3:0]={1'b0,q[3:1]};
    end
endmodule

2 100bit的可左移或右移的移位寄存器

设计一个100bit的可左移或右移的移位寄存器，附带同步置位和左移或右移的使能信号。本题中，移位寄存器在左移或右移时，不同于Problem106的补0和直接舍弃某一bit位，本题是要求在100bit内循环移动，不舍弃某一bit位同时也不补0。

module top_module(
    input clk,
    input load,
    input [1:0] ena,
    input [99:0] data,
    output reg [99:0] q); 
    always @(posedge clk) begin
        if(load)
            q<=data;
        else if(ena==2'b01)
            q<={q[0],q[99:1]};
        else if(ena==2'b10)
            q<={q[98:0],q[99]};//对本身移位，是q不是datd
        else if(ena==2'b00||ena==2'b11)
            q<=q;
    end
endmodule

3 一个64-bit带同步置位的算术移位寄存器

设计一个64-bit带同步置位的算术移位寄存器。该寄存器可以由amount控制来移动方向和每次移动的次数。

算术右移移位寄存器中的符号位（q [63]）移位，不像是逻辑右移中进行补零的操作。而是保留符号位后再进行移位。

module top_module(
    input clk,
    input load,
    input ena,
    input [1:0] amount,
    input [63:0] data,
    output reg [63:0] q); 
    always @(posedge clk) begin
        if (load)
            q<=data;
        else if (ena==1'b1 && amount==2'b00)
            q<={q[62:0],1'b0};
        else if (ena==1'b1 && amount==2'b01)
            q<={q[55:0],8'b0};
        else if (ena==1'b1 && amount==2'b10)
            q<={q[63],q[63:1]};
        else if (ena==1'b1 && amount==2'b11)
            q<={{8{q[63]}},q[63:8]};
        else if (ena==1'b0)
            q<=q;
        
    end
endmodule

4 Lfsr5

线性反馈移位寄存器(LFSR)是通常带有几个XOR门来产生下一状态的移位寄存器。Galois LFSR是一个特殊的移位寄存器。其中带有"tap"位的位置与输出位XOR产生下一个值没有"tap"位标志的正常移位。如果"tap"位置经过仔细选择后，LFSR将设置为最大长度。再重复之前LFSR的最大长度为2^n-1

module top_module(
    input clk,
    input reset,    // Active-high synchronous reset to 5'h1
    output [4:0] q
); 
    always @(posedge clk) begin
        if(reset)
            q<=5'h1;
        else begin
            q[4]<=0^q[0];
            q[3]<=q[4];
            q[2]<=q[3]^q[0];
            q[1]<=q[2];
            q[0]<=q[1];
        end
    end
endmodule

5 Mt2015 lfsr

module top_module (
	input [2:0] SW,      // R
	input [1:0] KEY,     // L and clk
	output [2:0] LEDR);  // Q
    
    move move_1[2:0](.r(SW),
                     .q({LEDR[1]^LEDR[2],LEDR[0],LEDR[2]}),
                     .L({3{KEY[1]}}),.clk({3{KEY[0]}}),.Q(LEDR));
endmodule
module move(input r,input q,input L,input clk,output Q);
    always @(posedge clk) begin
        Q<=L?r:q;
    end
endmodule

6 Lfsr32

抽头点为32,22,2,1。Build a 32-bit Galois LFSR with taps at bit positions 32, 22, 2, and 1.

module top_module(
    input clk,
    input reset,    // Active-high synchronous reset to 32'h1
    output reg [31:0] q
); 

    always@(posedge clk)begin
        if(reset)
            q	<=	32'h1;
        else begin
            q	<=	{q[0],q[31-:9],q[22]^q[0],q[21:3],q[2]^q[0],q[1]^q[0]};
        end
    end
endmodule

7 shift register

实现下图中的电路

module top_module (
    input clk,
    input resetn,   // synchronous reset
    input in,
    output out);
    always @(posedge clk) begin
        reg q1,q2,q3;
        if (~resetn) begin
            out<=1'b0;
            q1<=1'b0;
            q2<=1'b0;
            q3<=1'b0;//注意reset后需要全部置0
        end
        
        else begin
            q1<=in;
            q2<=q1;
            q3<=q2;
            out<=q3;
        end
    end 
endmodule

8 shift register

module top_module (
    input [3:0] SW,
    input [3:0] KEY,
    output [3:0] LEDR
); //
    MUXDFF MUXDFF1[3:0](.w({KEY[3],LEDR[3:1]}),.e({4{KEY[1]}}),.l({4{KEY[2]}}),.r(SW),.clk({4{KEY[0]}}),.Q(LEDR));

endmodule
module MUXDFF (input w,input e,input l,input r,input clk,output Q);
    always@(posedge clk) begin
        Q<=l?r:(e?w:Q);
    end
endmodule

9 3-INPUT LTU

没写出来

module top_module (
    input clk,
    input enable,
    input S,
    input A, B, C,
    output Z ); 
    reg [7:0] q;
    always @(posedge clk) begin
        if (enable)
            q<={q[6:0],S};
    end
    always @(*) begin
        case ({A,B,C}) 
            3'd0: Z=q[0];
            3'd1: Z=q[1];
            3'd2: Z=q[2];
            3'd3: Z=q[3];
            3'd4: Z=q[4];
            3'd5: Z=q[5];
            3'd6: Z=q[6];
            3'd7: Z=q[7];
        endcase
    end
endmodule