如何Verilog设计LFSR线性反馈移位寄存器？

Question

如何Verilog设计LFSR线性反馈移位寄存器？

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Linear Feedback Shift Register （LFSR）是一种非常常见的序列生成器，用于产生伪随机序列。其结构简单，性能良好，在通信、加密等领域有广泛应用。 LFSR的设计思想是通过反馈方式将寄存器中的数据进行移位，使得输出序列呈现伪随机性质。其基本结构包括一个移位寄存器和一个反馈逻辑。 在Verilog中，可以通过以下代码设计一个4位LFSR：

module lfsr(
    input wire clk,
    input wire rst,
    output wire [3:0] lfsr_out
);
reg [3:0] lfsr_reg;
wire feedback;
assign feedback = lfsr_reg[3] ^ lfsr_reg[2]; // 反馈逻辑采用XOR操作
always @(posedge clk or posedge rst) begin
    if(rst) begin
        lfsr_reg <= 4'b1111; // 初始化为全1
    end else begin
        lfsr_reg <= {lfsr_reg[2:0], feedback}; // 移位并加入反馈
    end
end
assign lfsr_out = lfsr_reg;
endmodule

在这个例子中，我们设计了一个4位的LFSR，其中反馈逻辑采用了XOR操作。当时钟信号上升沿到来或复位信号为高电平时，LFSR的状态会根据反馈逻辑进行移位。输出序列可以在lfsr_out端口获得。 通过这种方式设计LFSR，可以方便地生成伪随机序列，用于各种应用中。