module lfsr_5bits #(parameter N = 5)( input sys_clk, input sys_rst_n, output [N - 1 : 0] Q );设计一个5位线性反馈移位寄存器（Linear Feedback Shift Register，LFSR）电路，如下图所示。电路采用低电平同步复位信号，复位时电路状态为“1”。

以下是基于Verilog语言的5位线性反馈移位寄存器（LFSR）电路设计：

module lfsr_5bits #(parameter N = 5)(
    input sys_clk,
    input sys_rst_n,
    output [N-1:0] Q
);

reg [N-1:0] reg;
reg feedback;

always @(posedge sys_clk or negedge sys_rst_n) begin
    if (!sys_rst_n) begin
        reg <= {N{1'b1}};
    end else begin
        feedback <= reg[0] ^ reg[2] ^ reg[3] ^ reg[4]; // 定义反馈项
        reg <= {feedback, reg[N-1:1]}; // 实现移位寄存器
    end
end

assign Q = reg;

endmodule

在该电路中，使用一个长度为5的移位寄存器reg来实现LFSR，其中反馈项为Q[0]^Q[2]^Q[3]^Q[4]。当sys_rst_n为低电平时，将寄存器的初始状态设为全1，否则按照反馈项的定义进行移位寄存器操作。最终输出寄存器的状态Q[4:0]，即LFSR的输出。

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module lfsr_3bits #(parameter N = 3)( input sys_clk, input sys_rst_n, input L, input [N-1 : 0] R, output reg [N-1 : 0] prNUM );module seldff( input sys_clk, input sys_rst_n, input L, input r_in, input q_in, output Q );设计一个3位线性反馈移位寄存器（LFSR）电路，如下图所示。电路采用低电平同步复位信号。本设计需要通过实例化图中红色框中的子模块（D触发器 + 多路选择器）实现。

以下是基于Verilog的3位LFSR电路设计：

module lfsr_3bits #(parameter N = 3)(
    input                   sys_clk,
    input                   sys_rst_n,
    input                   L,
    input    [N-1 : 0]      R,
    output  reg [N-1 : 0]    prNUM
);

    wire [2:0] feedback; // 用于生成LFSR反馈信号的3位线性组合

    // D触发器 + 多路选择器子模块
    module seldff(
        input    sys_clk,
        input    sys_rst_n,
        input    L,
        input    r_in,
        input    q_in,
        output   Q
    );
        reg [1:0] sel;

        always @ (L, r_in) begin
            case (L)
                2'b00: sel = 2'b00;
                2'b01: sel = r_in == 2'b00 ? 2'b00 : 2'b01;
                2'b10: sel = r_in == 2'b00 ? 2'b00 : 2'b10;
                2'b11: sel = 2'b11;
            endcase
        end

        always @ (posedge sys_clk, negedge sys_rst_n) begin
            if (!sys_rst_n) begin
                Q <= 1'b0;
            end else begin
                case (sel)
                    2'b00: Q <= 1'b0;
                    2'b01: Q <= q_in[1];
                    2'b10: Q <= q_in[0];
                    2'b11: Q <= q_in[1] ^ q_in[0];
                endcase
            end
        end
    endmodule

    // 生成LFSR反馈信号的线性组合
    assign feedback = {prNUM[2], prNUM[1], prNUM[0]} ^ {R[2], R[1], R[0]};

    // 实例化3个D触发器 + 多路选择器子模块，构成3位LFSR电路
    seldff #(.N(N)) dff0 (.sys_clk(sys_clk), .sys_rst_n(sys_rst_n), .L(L), .r_in(R[0]), .q_in(prNUM[0]), .Q(prNUM[0]));
    seldff #(.N(N)) dff1 (.sys_clk(sys_clk), .sys_rst_n(sys_rst_n), .L(L), .r_in(R[1]), .q_in(prNUM[1]), .Q(prNUM[1]));
    seldff #(.N(N)) dff2 (.sys_clk(sys_clk), .sys_rst_n(sys_rst_n), .L(L), .r_in(R[2]), .q_in(prNUM[2]), .Q(prNUM[2]));

endmodule

这里使用了一个名为 `seldff` 的子模块来实现D触发器 + 多路选择器的功能。在 `seldff` 模块中，我们通过 `L` 和 `r_in` 信号确定当前状态下的选择信号 `sel`，然后根据 `sel` 和 `q_in` 生成下一个状态的输出信号 `Q`。在 `lfsr_3bits` 模块中，我们实例化3个 `seldff` 模块，用于构成3位LFSR电路。通过 `feedback` 信号来生成LFSR反馈信号的线性组合，从而实现LFSR电路的功能。

module seldff( input sys_clk, input sys_rst_n, input L, input r_in, input q_in, output Q ); // 请在下面添加代码，完成3位线性反馈移位寄存器所使用的子模块的设计 // 该子模块由一个多路选择器和一个D触发器构成 // 代码量预计6行module lfsr_3bits #(parameter N = 3)( input sys_clk, input sys_rst_n, input L, input [N-1 : 0] R, output reg [N-1 : 0] prNUM ); // 请在下面添加代码，完成3位线性反馈移位寄存器的设计 // 代码量预计3行设计一个3位线性反馈移位寄存器（LFSR）电路，如下图所示。电路采用低电平同步复位信号。本设计需要通过实例化图中红色框中的子模块（D触发器 + 多路选择器）实现。

以下是完整的代码实现：

module seldff(
    input sys_clk,
    input sys_rst_n,
    input L,
    input r_in,
    input q_in,
    output Q
);

// 实例化子模块
lfsr_3bits #(.N(3)) lfsr (
    .sys_clk(sys_clk),
    .sys_rst_n(sys_rst_n),
    .L(L),
    .R({r_in, 1'b0}),
    .Q(Q)
);

// D触发器 + 多路选择器
module lfsr_3bits #(parameter N = 3)(
    input sys_clk,
    input sys_rst_n,
    input L,
    input [N-1 : 0] R,
    output reg [N-1 : 0] prNUM
);

reg [N-1 : 0] shift_reg;
reg feedback;

always @ (posedge sys_clk or negedge sys_rst_n) begin
    if (~sys_rst_n) begin
        shift_reg <= 0;
        feedback <= 0;
    end else begin
        shift_reg <= {shift_reg[N-2:0], feedback};
        feedback <= L ? shift_reg[N-2] ^ shift_reg[R] : 1'b0;
    end
end

assign prNUM = shift_reg;

endmodule

在这个实现中，我们实例化了一个3位的LFSR子模块，并将其连接到主模块的输出端口Q。在LFSR子模块中，我们同样使用了一个D触发器和一个多路选择器来实现移位寄存器和反馈逻辑。其中，R是一个N位的输入端口，表示反馈信号需要异或的位数，其中第0位始终为0，因为我们只需要异或前N-1位。在每个时钟上升沿，移位寄存器向左移动一位，并将反馈信号作为最高位输入。反馈信号的计算方式与之前的实现一样。最后，我们将移位寄存器的值输出到prNUM端口。