用verilog实现轮询仲裁器

轮询仲裁器是一种简单的仲裁方式，其原理是每个设备都有一个优先级，从高到低依次轮询每个设备请求总线，如果当前设备发出请求但总线已被占用，则该设备需要等待下一次轮询。以下是一个简单的 Verilog 实现示例：

module arbiter(
  input clk, // 时钟信号
  input [3:0] req, // 请求信号，4个设备分别占用1位
  output reg [1:0] grant // 授权信号，2位二进制数表示哪个设备获得总线控制权
);

reg [1:0] priority = 2'b00; // 初始优先级为0

always @(posedge clk) begin
  if (grant == 2'b00) begin // 如果总线未被占用
    case (priority)
      2'b00: if (req[0] == 1) grant <= 2'b01; // 设备1请求
      2'b01: if (req[1] == 1) grant <= 2'b10; // 设备2请求
      2'b10: if (req[2] == 1) grant <= 2'b11; // 设备3请求
      2'b11: if (req[3] == 1) grant <= 2'b01; // 设备4请求，回到第一个设备
    endcase
  end
  else begin // 如果总线已被占用
    if (grant == 2'b01 && req[1] == 1) priority <= 2'b01; // 设备2优先级提高
    if (grant == 2'b10 && req[2] == 1) priority <= 2'b10; // 设备3优先级提高
    if (grant == 2'b11 && req[3] == 1) priority <= 2'b11; // 设备4优先级提高
  end
end

endmodule

上述代码中，req 输入信号表示四个设备的请求，grant 输出信号表示哪个设备获得总线控制权。priority 是一个寄存器，用于记录当前轮询到的设备优先级，初始值为 0。在时钟上升沿时，如果总线未被占用，则根据当前优先级依次轮询各个设备的请求，如果有设备发出请求，则将 grant 输出信号设置为该设备的编号，并更新优先级。如果总线已被占用，则检查当前占用总线的设备和下一个优先级的设备，如果后者发出请求，则将其优先级提高，以确保总线控制权能够顺利转移。