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verilog移位寄存器实现序列检测

news 来源：原创 2024/4/29 17:41:50

题目来源：牛客VL26

请编写一个序列检测模块，检测输入信号a是否满足011XXX110序列（长度为9位数据，前三位是011，后三位是110，中间三位不做要求），当信号满足该序列，给出指示信号match。
程序的接口信号图如下：
在这里插入图片描述序列检测常用的两种方法，一种就是状态机（FSM）另一种是移位寄存器 ,由于本题序列较多，而且默认是重复序列检测，因此考虑到重复性，需要对X进行分类讨论（有可能存在含X构成的重复序列）,这样的状态机会异常复杂，而使用移位寄存器的方法，会简单许多。
而移位寄存器，是一种类似于数据结构中的队列，有着先入先出(FIFO) 的关系。本题需要检测的序列总共9位，因此将移位寄存器设置为9位，clk触发，rst_n复位的同步电路。其框图如下。
在这里插入图片描述数据以数据流的形式随着时钟的上升沿进入/移出移位寄存器。寄存器中存入的数据就表示当前连续9bit的内容，将对应位与需要检测的数据进行比较，如果满足要求则输出检测到序列的标志。
实现代码如下

`timescale 1ns/1ns
module sequence_detect(
	input clk,
	input rst_n,
	input a,
	output reg match
	);
reg [8:0] buff_s;
always @(posedge clk or negedge rst_n) begin
    if(~rst_n)
        buff_s<=9'b0_0000_0000;//清除队列
    else
        buff_s<={a,buff_s[8:1]};//寄存器移位
end
always@(posedge clk or negedge rst_n)begin//比较器部分
    if(~rst_n)
        match<=0;
    else
        begin
        if((buff_s[8:6]==3'b011)&&(buff_s[2:0]==3'b110))//if语句用于屏蔽x输入类型
            match<=1;
        else
            match<=0;
        end
end
  
endmodule

不重叠序列检测的情况

题目来源：牛客VL27

请编写一个序列检测模块，检测输入信号（a）是否满足011100序列，要求以每六个输入为一组，不检测重复序列，例如第一位数据不符合，则不考虑后五位。一直到第七位数据即下一组信号的第一位开始检测。当信号满足该序列，给出指示信号match。当不满足时给出指示信号not_match
在这里插入图片描述
不重叠序列检测的核心就是定时检测，将序列划分成一组一组。例如对于9位的移位寄存器，可以设置一个检测计数器，每次计数到9时，表明上一组数据已经全部移出移位寄存器，可以进行一次新的数据比较器的检测操作。框图如下
在这里插入图片描述实现代码如下

	`timescale 1ns/1ns
module sequence_detect(
	input clk,
	input rst_n,
	input data,
	output reg match,
	output reg not_match
	);
reg [5:0] shift_reg;
reg [2:0] count;
always @(posedge clk or negedge rst_n) begin
    if(~rst_n)
        shift_reg<=6'b00_0000;//清空队列
    else
        shift_reg<={data,shift_reg[5:1]};//移位
end
//计数模块
always @(posedge clk or negedge rst_n) begin
    if(~rst_n)
        count<=3'b0;
    else
        if(count==3'b101)
            count<=3'b0;
        else    
            count<=count+1;
end
always @(posedge clk or negedge rst_n) begin
    if(~rst_n)
        begin
        match<=0;
        not_match<=0;
        end
    else
        begin
          if(count==3'b101)
            if(shift_reg==6'b011100)
                begin
                    match<=1;
                    not_match<=0;
                end
            else
                begin
                    match<=0;
                    not_match<=1;
                end              
          else
          begin
            match<=0;
            not_match<=0;
          end
        end
end
endmodule