利用有限状态机，设计一个从输出信号序列中检测出101信号。检测到101，输出一个周期宽度的脉冲。 要求：具有异步复位功能。设计TESTBENCH。当检测到101信号，TESTBENCH会打印出 “程序运行时间+Detect 101!”。TESTBENCH具有FINISH功能，时钟20MHz，同时基于仿真器命令可以改变时钟速度。

下面是一个利用有限状态机设计的检测101信号的Verilog代码：

module fsm_detect_101 (
  input CLK,
  input RST,
  input SIGNAL,
  output reg PULSE
);

  parameter STATE_IDLE = 2'd0;
  parameter STATE_WAIT_1 = 2'd1;
  parameter STATE_WAIT_2 = 2'd2;
  parameter STATE_DETECT = 2'd3;

  reg [1:0] state;

  always @(posedge CLK or negedge RST) begin
    if (~RST) begin
      state <= STATE_IDLE;
      PULSE <= 1'b0;
    end
    else begin
      case (state)
        STATE_IDLE: begin
          if (SIGNAL == 1'b1) begin
            state <= STATE_WAIT_1;
          end
        end
        STATE_WAIT_1: begin
          if (SIGNAL == 1'b0) begin
            state <= STATE_IDLE;
          end
          else begin
            state <= STATE_WAIT_2;
          end
        end
        STATE_WAIT_2: begin
          if (SIGNAL == 1'b1) begin
            state <= STATE_DETECT;
          end
          else begin
            state <= STATE_IDLE;
          end
        end
        STATE_DETECT: begin
          PULSE <= 1'b1;
          state <= STATE_IDLE;
        end
      endcase
    end
  end

endmodule

这个代码使用了一个有限状态机来检测输入信号中的101序列。它包括四个状态：IDLE、WAIT_1、WAIT_2和DETECT。其中，IDLE状态表示没有检测到101序列，WAIT_1状态表示已经检测到了1，等待检测到0，WAIT_2状态表示已经检测到了10，等待检测到1，DETECT状态表示已经检测到了101序列，需要输出一个脉冲信号。这个代码使用了reg类型的变量来存储状态信息，并使用case语句来实现状态转移逻辑。

对于异步复位功能，我们在always块中使用了negedge时序修饰符来表示复位信号的下降沿。当复位信号为低时，状态被重置为IDLE状态，并将输出脉冲信号重置为0。

下面是一个简单的测试程序，用于检查fsm_detect_101代码的正确性：

module fsm_detect_101_tb;

  reg CLK;
  reg RST;
  reg SIGNAL;
  wire PULSE;

  fsm_detect_101 dut (
    .CLK(CLK),
    .RST(RST),
    .SIGNAL(SIGNAL),
    .PULSE(PULSE)
  );

  initial begin
    CLK = 1'b0;
    forever #5 CLK = ~CLK;
  end

  initial begin
    RST = 1'b1;
    SIGNAL = 1'b0;
    #50;
    RST = 1'b0;
    #10;
    SIGNAL = 1'b1;
    #10;
    SIGNAL = 1'b0;
    #10;
    SIGNAL = 1'b1;
    #10;
    SIGNAL = 1'b0;
    #10;
    SIGNAL = 1'b1;
    #10;
    #10;
    $finish;
  end

  always @(posedge CLK) begin
    if (PULSE) begin
      $display("%t Detect 101!", $time);
    end
  end

endmodule

这个测试程序使用了一个时钟信号CLK来模拟时钟信号，以及一个RST信号和SIGNAL信号来模拟有限状态机的输入信号。它还使用了一个dut实例来实例化fsm_detect_101模块，并将输入和输出端口连接到测试程序的输入和输出信号上。

在测试程序中，我们通过改变SIGNAL信号的值来测试有限状态机的行为，并在最后使用$finish语句结束模拟程序。我们还使用了#10语句来指定时序延迟，以确保模拟程序按照正确的时序进行仿真。在always块中，我们使用了$display语句来在检测到101序列时输出一条消息。

最后，我们可以使用任何Verilog仿真器来运行这个测试程序，并记录仿真波形。通过分析波形，我们可以确保有限状态机在各种输入条件下都能正常工作，并且能正确检测到101序列。