(完整版)VerilogHDL数字设计与综合(第二版)第七章课后习题答案.docx

Verilog HDL是一种硬件描述语言，常用于数字系统的建模和设计。在第七章中，主要探讨了Verilog的行为级建模技术，包括时序逻辑、数据流模型以及控制结构等核心概念。以下是对该章课后习题的详细解析： 1. 问题涉及到创建一个名为`oscillate`的寄存器，并初始化为0。然后用`#30`的时间延迟使得该寄存器每隔30个时间单位取反。这展示了如何用`always`块来实现周期性信号的生成。 2. 设计一个周期为40个时间单位的时钟信号，占空比为25%，即高电平持续10个时间单位。这需要结合`initial`和`always`块来完成，其中`always`块通常包含时钟的生成逻辑。 3. 题目讨论了阻塞赋值`=`和非阻塞赋值`<=`在`initial`块中的执行顺序。阻塞赋值在当前时间步完成，而非阻塞赋值则会延迟到下一次进程更新时才执行。 4. 如果使用非阻塞赋值，变量的赋值顺序将有所不同，因为它们会在同一时间步的末尾同时生效，导致可能的不确定性。例如，如果`d`依赖于未初始化的`a`、`b`、`c`，`d`的值将是未知的。 5. 语句的执行顺序可能不确定，取决于编译器优化。在这个例子中，最终输出`a`=0, `b`=1, `c`=1, `d`=0，但需要注意的是，由于执行顺序的不确定性，`d`的值可能会有不同的解释。 6. 在这个例子中，`d`的值取决于`b`和`c`的组合，由于`b`和`c`在特定时间点为1，因此`d`将在25个时间单位后被设置为1。 7. 要设计一个具有同步清零功能的D触发器，我们需要使用行为级描述，确保在时钟下降沿并且清零信号为高时，触发器清零。设计完成后，我们可以用这个D触发器来产生一个周期为10个时间单位的时钟信号。 8. 异步清零的D触发器会在清零信号变为高电平时立即清零，而无需等待下一个时钟边沿。设计这样的触发器需要考虑异步信号的影响。 9. `wait`语句用于同步，当`clock`为1时，`q`应等于`d`。设计这样的电平敏感锁存器时，必须注意使用`#`延迟来确保正确仿真。 10. `mux_41`模块是一个4:1数据选择器，它根据`s0`和`s1`的值选择输入`i0`到`i3`之一作为输出`out`。这里使用了条件语句来实现。 11. 对于交通信号灯控制器，可以使用条件语句简化状态机的设计，根据不同的状态更新绿灯和红灯的状态。 12. `case`语句提供了一种更简洁的方式来处理多个条件分支，可以用来优化交通信号灯控制器的状态转换逻辑。 通过这些习题，读者可以深入理解Verilog HDL如何描述和控制数字系统的时序逻辑，以及如何利用各种控制结构来实现复杂的设计。这不仅涵盖了基本的寄存器和时钟信号生成，还涉及到了高级的同步和异步控制以及多路复用器和状态机的设计。