Verilog实现101100序列发生器

要现 101100 序列发生器，可以使用有限状态机（FSM）来设计。以下是一个示例代码：

module seq_gen(output reg out, input clk, reset);
    parameter S0 = 2'b00, S1 = 2'b01, S2 = 2'b10, S3 = 2'b11;
    reg [1:0] state;

    always @(posedge clk) begin
        if (reset) begin
            state <= S0;
        end else begin
            case (state)
                S0: begin
                    out <= 0;
                    state <= S1;
                end
                S1: begin
                    out <= 1;
                    state <= S0;
                end
                S2: begin
                    out <= 1;
                    state <= S3;
                end
                S3: begin
                    out <= 0;
                    state <= S2;
                end
                default: begin
                    out <= 0;
                    state <= S0;
                end
            endcase
        end
    end
endmodule

这个模块有一个输出 `out`，一个时钟信号 `clk`，以及一个异步复位信号 `reset`。该模块使用一个 2位宽的状态寄存器 `state` 来记录当前状态。在时钟上升沿到来时，模块会根据当前状态和输入信号更新状态寄存器和输出信号。

在这个示例代码中，我们使用了一个 4 个状态的 FSM，以生成 101100 序列。在状态 S0 和 S1 中，输出为 10。在状态 S2 和 S3 中，输出为 01。状态转移关系如下所示：

S0 -> S1 -> S2 -> S3 -> S0
  \______________/

在 FSM 的 default 分支中，我们将状态寄存器和输出信号重置为初始状态，以避免出现未定义的行为。

要在 Modelsim 中仿真这个模块，你需要编写一个测试台来测试它的功能。以下是一个简单的测试台示例：

module test_seq_gen();
    reg clk, reset;
    wire out;

    seq_gen dut(out, clk, reset);

    initial begin
        clk = 0; reset = 1;
        #10;
        reset = 0;
        #100;
        $finish;
    end

    always #5 clk = ~clk;

    always @(out) begin
        $display("out=%d", out);
    end
endmodule

这个测试台将输入信号 `clk` 和 `reset` 连接到序列发生器模块，并在仿真开始时将 `reset` 信号置高。然后它每隔 5 个时间单位会切换一次 `clk` 信号，以此来测试序列发生器的功能。仿真结果将在 always 块中打印出来。

在 Modelsim 中编译和运行这个测试台的过程类似于以下命令：

vlog seq_gen.v
vlog test_seq_gen.v
vsim test_seq_gen
run -all