VHDL实现的PN9序列生成电路设计

"pn9序列生成器是使用VHDL编程语言设计的一个数字逻辑实体，用于生成PN（伪随机）9位序列。这个实体有输入时钟`clk`、复位信号`rst`以及一个输出`pnout`，该输出提供序列的当前最高位。在设计中，使用了一个9位的移位寄存器`shifter`，通过时钟边沿触发进行左移操作，并根据特定的异或规则更新最低位，从而生成伪随机序列。" PN序列，全称为伪随机噪声序列，广泛应用于通信、编码、加密等领域，因为它具有类似随机性的特性。在这个VHDL实现中，PN序列生成器是一个9位线性反馈移位寄存器（LFSR）。LFSR的工作原理是根据反馈函数对寄存器中的位进行移位和更新，这里的反馈函数是将第8位（最高位）与第3位异或的结果存储到最低位。 代码中，`entity pn_9`定义了PN序列生成器的结构，它有两个输入：时钟`clk`和复位信号`rst`，一个输出`pnout`。`architecture behavior`部分定义了实体的行为，其中包含一个进程`process(rst, clk)`，这是VHDL中的时序控制结构，用于描述基于时钟和复位条件的电路行为。 在进程中，如果复位信号`rst`为低电平（'0'），则初始化移位寄存器`shifter`为初始状态"000000001"。当时钟`clk`上升沿到来时，执行以下操作： 1. `shifter(8)<=shifter(7);`到`shifter(1)<=shifter(0);`这一系列语句表示移位寄存器的每一位向左移动一位。 2. `shifter(0)<=shifter(8) xor shifter(3);`这一行是反馈函数，新位是前一状态最高位与第3位异或的结果。这种特定的反馈机制决定了生成的PN序列的特性。 通过这种方式，PN9序列生成器在每个时钟周期内产生一个新的9位序列，其序列长度为2^9 - 1，因为初始状态不包含在内。这种设计允许在硬件中高效地生成伪随机序列，适用于各种数字信号处理应用。