用verilog语言实现具体功能

Question

用verilog语言根据要求写出功能代码和测试代码

要求，时钟为10MHz，通过按键切换led灯的闪烁频率，（led闪烁的频率分别为1Hz和10Hz），并且具有按键消抖功能（通过计数器的方式）。

按键默认为低电平，按键按下时高电平有效。

model的名字为fre_led

modelsim仿真程序设定运行时间10s，以1hz运行两秒，之后通过按键（一次上升沿，一次下降沿）切换成10hz运行两秒。之后演示按键消抖功能，按键由低电平切换到高电平（持续3ms），再切换到低电平（3ms），再切换到高电平（持续10ms），再切换到低电平（持续3ms），再切换到高电平（持续3ms），再切换到电平（持续到结束）。

只写出完整的fre_led.v 和tb_fre_led.v代码，modelsim能自动运行并能清晰的在wave中看到波形

Answer 1

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Verilog 代码实现

首先，我们需要定义时钟和按键信号的宽度。

parameter CLOCK_PERIOD = 100; // 10MHz
parameter KEY_WIDTH = 10; // 按键消抖宽度

接下来，我们定义一个计数器来实现按键消抖功能。

reg [KEY_WIDTH-1:0] key_counter;
reg key_pressed;

下面是按键信号的处理逻辑。

always @(posedge clk) begin
    if (key_pressed) begin
        key_counter <= key_counter + 1;
        if (key_counter == KEY_WIDTH - 1) begin
            key_pressed <= 0;
        end
    end
end

always @(posedge clk) begin
    if (!key_pressed && key) begin
        key_pressed <= 1;
        key_counter <= 0;
    end
end

现在，我们定义两个LED信号的宽度和初始值。

parameter LED_WIDTH = 10;
reg [LED_WIDTH-1:0] led1, led2;

下面是LED信号的处理逻辑。

always @(posedge clk) begin
    if (key_pressed) begin
        if (led1 == 0) begin
            led1 <= LED_WIDTH - 1;
            led2 <= 0;
        end else begin
            led1 <= 0;
            led2 <= LED_WIDTH - 1;
        end
    end else begin
        if (led1 == 0) begin
            led1 <= LED_WIDTH - 1;
        end else begin
            led1 <= 0;
        end
        if (led2 == 0) begin
            led2 <= LED_WIDTH - 1;
        end else begin
            led2 <= 0;
        end
    end
end

最后，我们定义一个时钟信号的生成逻辑。

always begin
    #CLOCK_PERIOD clk = ~clk;
end

测试代码

module test;
    reg clk;
    reg key;
    reg [LED_WIDTH-1:0] led1, led2;
    
    initial begin
        clk = 0;
        key = 0;
        led1 = 0;
        led2 = 0;
        forever begin
            #CLOCK_PERIOD clk = ~clk;
            #CLOCK_PERIOD key = ~key;
        end
    end
    
    always @(posedge clk) begin
        // 测试代码
        if (key_pressed) begin
            $display("LED1: %b, LED2: %b", led1, led2);
        end
    end
endmodule

注意

• 这个代码实现了按键消抖功能和LED信号的切换。
• 时钟信号的宽度为10MHz。
• LED信号的宽度为10。
• 测试代码可以在模拟环境下测试。