آموزش وریلاگ - جلسه 21 :

آموزش وریلاگ آموزش Verilog

این جلسه قرار نیست چیز جدیدی یاد بگیریم ، فقط میخایم مسئله جدیدی رو حل کنیم . گاهی وقتا از ما میخوان مقدار یک ورودی تک بیتی رو در هر لبه کلاک بررسی کنیم و اگه الگوی خاصی تشکیل شد ، خروجی رو فعال کنیم . یعنی چی ؟ مثلا میگن اگه توی ورودی الگوی 1100 رو دیدی خروجی رو فعال کن ، این یعنی توی کلاک اول ورودی من 1 باشه ، توی کلاک دوم ورودی من 1 باشه و توی کلاک سوم ورودی من 0 باشه و در کلاک چهارم ورودی من 0 باشه ، در اینصورت خروجی رو فعال کنم .

یجورایی میشه گفت قراره یک رشته یا دنباله مشخصی رو کشف یا آشکارسازی کنیم . به شکل زیر نگاه کنید :

یه ورودی داریم که اگه بصورت متوالی 1 و 1 و 0 و 0 باشه خروجی ما هم یک میشه . مثلا اگه ورودی من به ترتیب 0 و 0 و 0 و 0 و 1 و 1 و 1 و 0 و 0 باشه ، توی کلاک 9 خروجی یک میشه ، چون توی 4 کلاک اول ورودی 0 هست که خب هیچی ولی توی کلاک 6 و 7 و 8 و 9 مقدار ورودی ما 1 و 1 و 0 و 0 هست . توجه کنید که الگوی مورد نظر باید بصورت متوالی ظاهر شده باشه .

 1-
 2-
 3-
 4-
 5-
 6-
 7- 
 8-
 9-
10-
11-
12-
13-
14-
15-
16-
17-
18-
19-
20-
21-
22-
23-
24-
25-
26-
27-
28-
29-
30-

module Detection1(
    input Clk,
    input Rst,
    input x,
    output y
    ); 

//Target : > 1,1,0,0 
    
reg [2:0] Level;
	 
assign y = (Level==4)? 1 : 0;
   
always @(posedge Clk or negedge Rst)
begin
    if (~Rst)
        Level=0;
    else
    begin
	case(Level)
	0 : begin if(x) Level=1; else Level=0; end
	1 : begin if(x) Level=2; else Level=0; end
	2 : begin if(x) Level=2; else Level=3; end
	3 : begin if(x) Level=1; else Level=4; end
	4 : begin if(x) Level=1; else Level=0; end
	endcase		
    end
end

endmodule

برای آشکارسازی رشته 1100 (از چپ به راست) ، یه متغییر Level تعریف کردم ، هر بار که یه رقم ازین رشته رو پیدا کردم یدونه به Level اضافه میکنم ، البته اگه وسط کار توالی بهم خورد ارقام به ترتیب ظاهر نشد ، Level رو صفر میکنم و از ابتدا کار رو شروع میکنم . هروقت هم که Level برابر 4 شد ، یعنی چهارمین رقم هم ظاهر شده و الگوی من بطور کامل توی ورودی دیده شده بنابراین خروجی رو یک میکنم (خط 12 برنامه)
در حالت ریست گفتم توی Level صفر هستم ، حالا روی Level یه کیس زدم و گفتم اگه توی مرحله صفر بودم و مقدار ورودی من 1 بود ، اولین رقم ظاهر شده پس Level رو یک میکنم . حالا توی مرحله یک ، اگه مجددا ورودی من 1 بود ، دومین رقم هم ظاهر شده و تا اینجا داریم 1 1 پس Level رو دو میکنم . توی مرحله دوم اگه ورودی 0 بود سومین رقم من ظاهر شده و 110 رو تا اینجا دارم بنابراین Level رو سه میکنم اما اگه ورودی من 0 نبود بلکه 1 بود ، Level رو 2 میکنم به این معنی که من توی مرحله ای هستم که 1 1 رو در مشت خودم دارم . اگه Level سه بودم و ورودی 0 بود رشته من تکمیل شده و من 1100 رو دیدم بنابراین باید Level رو مساوی چهار قرار بدم و البته خروجی رو هم فعال کنم . حالا در Level چهار ، دوباره این ماجرا تکرار میشه ، اگه 0 اومد باید به مرحله صفر برم و اگه ورودی 1 اومد باید به مرحله 1 برم چون اولین رقم رو مجددا مشاهده کردم و باید Level یک بشه و ... تکرار این ماجرا .
اگه متوجه نمیشید حق دارید اصلا توی متن نمیشه بیان کرد حتما باید تصویری بهتون بگم ، بنابراین ویدئو این جلسه رو دانلود کنید ببینید چیشد .

خب حالا این مسئله رو میشد با استراتژی استیت ماشین هم حل کرد ، که شکل زیر یک مدل استیت ماشین از مسئله کشف دنباله 1100 هست :

ورودی x مشخص میکنه که ما هر لحظه به چه استیتی منتقل بشیم ، در نهایت اگر به استیت 4 رسیدیم یعنی الگوی 1100 ظاهر شده و باید خروجی یک بشه .

 1-
 2-
 3-
 4-
 5-
 6-
 7- 
 8-
 9-
10-
11-
12-
13-
14-
15-
16-
17-
18-
19-
20-
21-
22-
23-
24-
25-
26-
27-
28-
29-
30-
31-
32-

module Detection2(
    input Clk,
    input Rst,
    input x,
    output reg y
    ); 

//Target : > 1,1,0,0 

reg [2:0] State;
reg [2:0] Nx_St;

always @(posedge Clk or negedge Rst)
begin
if (~Rst)
    State=0;
else
    State=Nx_St;	
end

always @(*)
begin
case(State)
0 : begin y=0; if(x) Nx_St=1; else Nx_St=0; end
1 : begin y=0; if(x) Nx_St=2; else Nx_St=0; end
2 : begin y=0; if(x) Nx_St=2; else Nx_St=3; end
3 : begin y=0; if(x) Nx_St=1; else Nx_St=4; end
4 : begin y=1; if(x) Nx_St=1; else Nx_St=0; end
endcase		
end	
	
endmodule

کد وریلاگ شو دیگه توضیح نمیدم ، مثل جلسه قبلی هستش که برای استیت ماشین ها مفصل بحث کردیم و کد نوشتیم .

حالا میخوام به یه روش دیگه این مسئله رو حل کنم ، تا ببینید هزاران روش برای حل یک مسئله وجود داره ، من یه ظرف 4 بیتی تعریف میکنم و هر دفعه که لبه کلاک میاد ، ورودی جدید رو میندازم توی ظرف و از طرف دیگه ی ظرف یه بیت خارج میکنم . بدین ترتیب ظرف من همیشه آخرین 4 بیت رو توی دل خودش داره . شکل زیر رو ببینید :

از راست به چپ ، ورودی به ازای هر کلاک یه مقداری داره ، هر بار که این مقدار رو میخونیم ، میندازیمش توی ظرف مون و از طرف دیگه ظرف مون بیت قدیمی تر رو خارج میکنیم . این کار با شیفت قابل انجامه . کافیه محتوای ظرف رو یک بیت به چپ شیفت لاجیکال بدیم سپس بیت سمت راست ظرف رو مساوی با ورودی جدید مون قرار بدیم .

 1-
 2-
 3-
 4-
 5-
 6-
 7- 
 8-
 9-
10-
11-
12-
13-
14-
15-
16-
17-
18-
19-
20-
21-
22-
23-
24-
25-
26-
27-
28-
29-
30-
31-
32-
33-
34-

module Detection3(
    input Clk,
    input Rst,
    input x,
    output y
    ); 

//Target : > 1,1,0,0 

reg [3:0] Zarf;
reg [2:0] i;
reg Led;

always @(posedge Clk or negedge Rst)
begin
    if (~Rst)
    begin 
        Zarf=0;
        i=0;
        Led=0;
    end
    else
    begin
        Zarf=Zarf<<1;	
        Zarf[0]=x;	
        i=i+1;
        if(i>3)
	    Led=1;
    end
end
	
assign y = (Zarf==4'b1100 && Led==1)? 1 : 0;
	
endmodule

در حالت ریست گفتم ظرف من 0000 باشه ، بعدش که هر بار کلاک بیاد ظرف من از سمت چپ یه بیت رو خارج میکنه و از سمت راست ورودی جدید رو میگیره (خط 24 و 25) ، توی خط 32 هم یه شرط گذاشتم که هر گاه محتوای ظرف من 1100 شد یعنی 4 بیت آخر من 1100 شده و الگوی من ظاهر شده و خروجی رو یک میکنم .

حالا داستان i و Led چیه ؟ ببینین فرض کنین صورت سوال الگوی 1100 رو نداده باشه مثلا الگوی 0000 رو داده باشه ، یعنی هر وقت چهار تا صفر توی ورودی دیدی ، خروجی رو فعال کن ، در این صورت ما همون لحظه ریست گفته بودیم ظرف من 0000 باشه ، پس همون لحظه خروجی فعال میشه و فکر میکنه چهار تا صفر از ورودی گرفته ، در صورتی که ما اصلا از ورودی چیزی نگرفتیم که !! اصلا هنوز شروع نکردیم چیزی بگیریم ، بنابراین برای حل این مشکل ما یه متغییر i میذاریم که هر بار یه بیت ورودی وارد ظرف شد یدونه بهش اضافه بشه و هروقت به 4 رسید ، یعنی ما 4 بیت وارد ظرف کردیم بنابراین حالا هرچی توی ظرف هست واقعا بیت های ورودی هست و مربوط به صفر های حالت ریست نیست ، پس وقتی چهار بیت وارد ظرف شد من یه سیگنال Led که اسمش رو دلبخواهی انتخاب کردم ، مقدارش رو یک میکنم و توی خط 32 میگم فقط وقتی حق داری خروجی رو 1 کنی که اولا Led فعال باشه یعنی حداقل ما 4 رقم وارد ظرف مون شده باشه ، ثانیا اون 4 رقمی که توی ظرف وارد شده برابر با 1100 یا الگوی من باشه .

این جلسه تقریبا راحت ترین و ساده ترین جلسه بین کل جلسات بود منتها توضیحش با متن خیلی سخته ، ویدئو این جلسه رو که ببینید متوجه میشید چقد آسونه . دانلود فیلم جلسه