7位右移移位寄存器

1. 实验目的

  • (1)熟悉和掌握FPGA开发流程和Lattice Diamond软件使用方法;
  • (2)通过实验理解和掌握移位寄存器原理;
  • (3)学习用Verilog HDL行为级描述时序逻辑电路。

2. 实验任务

本实验的任务是设计一个7位右移并行输入、串行输出的移位寄存器。

3. 实验原理

如果将多个触发器级联就构成一个多位的移位寄存器,如下图所示,是以4位移位寄存器为例的逻辑电路图,其中的LD/SHIFT是一个置数/移位控制信号。当LD/SHIFT为1时,在CP作用下,从输入端A、B、C、D并行接收数据;当LD/SHIFT为0时,在CP作用下,将寄存器中的数据顺序移出,空位由输入端SIN补充。这种寄存器常用来进行并行数据到串行数据的转换。


4. 用CircuitJS仿真

5. Verilog HDL建模描述

7位移位寄存器程序清单 shift7.v

 
module shift7
(
input wire clk,           //输入时钟
input wire rst,			  //复位信号
input wire [6:0] datain,  //并行输入数据
output wire  dataout 	  //串行输出数据
);
 
reg [6:0] data;
 
always @(posedge clk)
	if(!rst)
		data <= datain;			//同步复位,复位时并行数据存入变量data
	else
		begin
			data[6] <= 1'b0;		//最高为补0
			data[5] <= data[6];
			data[4] <= data[5];
			data[3] <= data[4];
			data[2] <= data[3];
			data[1] <= data[2];
			data[0] <= data[1];     //右移一位
		end
 
assign dataout = data[0];		//串行输出
 
endmodule
 
 

仿真文件shift_tb.v

 
`timescale 1ns/100ps    //仿真时间单位/时间精度
module shift7_tb;	
reg clk, rst;       //需要产生的激励信号定义
reg [6:0]datain;    
wire dataout;       //需要观察的输出信号定义
initial
	begin
		clk =0;
		rst =1;
		datain =7'b1110101;   //所需移位数据
		#50
		rst =0;
		#100
		rst =1;
	end
always #20 clk =~clk;     //产生时钟信号 频率25MHz
//module调用例化格式
shift7 u1 (
				.clk	(clk),
				.rst	(rst),
				.datain	(datain),
				.dataout(dataout)
			);
endmodule
 
 

6. 仿真结果和实验现象

  1. 仿真结果如下图所示:
  2. 实验现象:从仿真波形可以看出,当rst低有效时,输出dataout在每一个clk上升沿将datain的数据从低位到高位(右移)依次输出。