利用状态机设计十进制减法计数器quart us

下面是一个利用状态机实现的十进制减法计数器的 Quartus Verilog 代码：

module decimal_subtractor(clk, rst_n, a, b, result);

input clk, rst_n;
input [3:0] a, b;
output [3:0] result;

reg [3:0] a_n, b_n, b_n_comp, sum;
reg [1:0] state;

assign result = sum;

parameter s0 = 2'd0;
parameter s1 = 2'd1;
parameter s2 = 2'd2;
parameter s3 = 2'd3;

always @ (posedge clk or negedge rst_n) begin
  if (~rst_n) begin
    a_n <= 4'b0;
    b_n <= 4'b0;
    b_n_comp <= 4'b0;
    sum <= 4'b0;
    state <= s0;
  end
  else begin
    case (state)
      s0: begin // 等待输入
        a_n <= a;
        b_n <= b;
        b_n_comp <= ~b + 1;
        state <= s1;
      end
      s1: begin // 计算
        {sum, state} <= a_n + b_n_comp;
        state <= s2;
      end
      s2: begin // 处理负数结果
        if (sum[3] == 1) begin
          sum <= ~sum + 1; // 转换成原码
        end
        state <= s3;
      end
      s3: begin // 输出结果
        state <= s0;
      end
    endcase
  end
end

endmodule

这个代码实现了一个 4 位的十进制减法计数器。与之前的实现方式不同，这个实现使用了状态机来表示计算的过程。

在 always 块中，我们使用了一个 case 语句来实现状态机。初始状态为 s0，等待输入。当 clk 的上升沿来临时，状态机会根据当前状态执行相应的操作，然后根据计算结果切换到下一个状态，直到输出结果并回到初始状态 s0。

具体来说，在状态 s0 中，我们等待输入并将 a、b 转换为补码表示。然后切换到状态 s1，执行减法计算。在状态 s2 中，我们检查计算结果是否为负数，如果是，则将其转换为原码。最后，在状态 s3 中，我们将计算结果输出，并回到初始状态 s0。

需要注意的是，这个例子中使用了一个带有异步复位信号的时序逻辑实现，因此需要在 always 块中处理异步复位信号的情况。同时，这个例子中只实现了 4 位的减法计数器，实际应用中可能需要根据需求进行扩展。