红绿灯的verilog程序，

### 使用 Verilog 实现红绿灯控制系统

#### 定义模块和输入输出端口
为了实现一个基本的红绿灯控制器，首先需要定义模块以及其输入输出端口。通常情况下，这样的系统会有一个时钟信号作为触发源，并且可能还需要复位信号以便初始化状态。

module traffic_light_controller(
    input wire clk,          // Clock signal
    input wire reset_n,      // Active low asynchronous reset
    output reg [2:0] light_state  // Output to control the lights (encoded as binary values)
);

#### 设定定时器与时序逻辑
接下来设定内部计数器来管理不同颜色灯光持续的时间长度。这里假设每个阶段（红色、绿色或黄色）都有固定的秒数，在实际应用中可以根据具体需求调整这些参数[^1]。

parameter RED_TIME = 5;     // Red light duration in seconds
parameter GREEN_TIME = 7;   // Green light duration in seconds
parameter YELLOW_TIME = 3;  // Yellow light duration in seconds

reg [31:0] counter;
always @(posedge clk or negedge reset_n) begin
    if (!reset_n)
        counter <= 0;
    else if (counter >= ((RED_TIME + GREEN_TIME + YELLOW_TIME)*clk_freq)) // Replace 'clk_freq' with actual clock frequency value.
        counter <= 0;
    else
        counter <= counter + 1'b1;
end

#### 编码状态机转换规则
根据当前时间片决定哪个LED应该亮起。这可以通过有限状态机(FSM)的方式完成，其中每一个有效状态下对应着特定的颜色组合被激活[^2]。

typedef enum logic [1:0] {
    STATE_RED,
    STATE_GREEN,
    STATE_YELLOW
} state_t;

state_t current_state, next_state;

// State transition based on timer count
always @(*) begin : fsm_combinational_logic
    case(current_state)
        STATE_RED: 
            if(counter >= RED_TIME*clk_freq) 
                next_state = STATE_GREEN;
            else 
                next_state = STATE_RED;
                
        STATE_GREEN:
            if(counter >= (RED_TIME+GREEN_TIME)*clk_freq) 
                next_state = STATE_YELLOW;
            else 
                next_state = STATE_GREEN;
        
        STATE_YELLOW:
            if(counter >= (RED_TIME+GREEN_TIME+YELLOW_TIME)*clk_freq) 
                next_state = STATE_RED;
            else 
                next_state = STATE_YELLOW;
            
        default: next_state = STATE_RED;
    endcase
end

#### 更新输出并同步到下一个周期
最后一步是在每次正沿到来的时候更新`current_state`寄存器的内容至新的目标状态，并据此设置相应的RGB指示灯输出值[^3]。

always @(posedge clk or negedge reset_n) begin
    if(!reset_n) begin
        current_state <= STATE_RED;
        light_state <= 3'b100; // Initially set all LEDs off except red one
    end else begin
        current_state <= next_state;
        unique case(next_state)
            STATE_RED: light_state <= 3'b100;
            STATE_GREEN: light_state <= 3'b010;
            STATE_YELLOW: light_state <= 3'b001;
            default: light_state <= 3'b100;
        endcase
    end
end
endmodule