FPGA Verilog设计：考试题解与逻辑模块实践

在FPGA Verilog数字系统设计考试题中，考生需要掌握基本的Verilog编程语法以及逻辑设计技能。这部分题目主要考察以下几个知识点： 1. **位运算与显示操作**: - 第一个填空题要求使用$display语句显示二进制数的逻辑运算结果。`$display(result=%b",5'b01010|5'blllll)`展示了两个5位二进制数（01010和全零）进行按位或（`|`）操作后的结果。由于全零与任何二进制数按位或都是该数本身，所以结果可能是`5'b01010`。 - 第二个表达式`$display(fesult=%b",!(4'b1110||4'b1001))`涉及到逻辑非（`!`）操作，`!(4'b1110||4'b1001)`表示先按位或（`||`）两个4位二进制数，然后取反。由于`4'b1110`和`4'b1001`按位或的结果是`4'b1111`，其逻辑非为`0`，因此显示可能为`0`。 2. **定时器和状态机**: - 题目中的波形图描述了一个简单的状态机，初始时`2S`、`3S`和`5S`为`1`，其余为`0`。考生需要根据这个状态转换规则画出`S`信号的波形图，这涉及对时钟周期的精确理解和状态机的设计。 3. **ALU模块设计**: - 提供了一个ALU（算术逻辑单元）模块的Verilog描述，包括`alu`模块的输入输出接口和根据不同的`opcode`选择执行加法、减法、与、或、取反等操作。考生需要理解如何将这些功能映射到硬件实现。 4. **逻辑模块描述**: - 考生需要根据给定的功能模块（如加法器、比较器等）编写Verilog描述，这部分不仅包括结构描述（数据流、控制流），还包括行为描述（事件驱动的行为级编程）。 5. **状态机与Verilog设计**: - 设计一个检测串行序列逻辑电路，当接收到`110`序列时输出高电平脉冲。这需要设计状态机，并用Verilog语言描述状态转移和触发条件。 - 分频器设计是另一个重点，要求设计4:1和8:1分频器，并编写测试模块来验证其功能。 这部分考试着重考察考生对Verilog语言的理解、逻辑设计能力、状态机和硬件描述的熟练程度，以及对实际应用问题的解决策略。考生需要扎实的数字逻辑基础和良好的编程技巧才能完成这些题目。