数据序列检出器设计

数据序列检出器设计

一、输入：数据流，二进制数据；

1、编写veriloghdl模块，能够检出数据流中含有数据（10111）的个数（计数范围1-99） 2、用状态机实现。提交：源代码及注释，仿真波形图及分析

二、Verilog HDL数据序列检测器的代码

以下是一个使用Verilog HDL实现的数据序列检测器的代码。 使用有限状态机来实现，可以检测输入数据流中包含的特定数据序列（10111）的个数，并将计数结果输出。

module DataSequenceDetector (
  input wire clk,
  input wire reset,
  input wire data_in,
  output reg [6:0] count
);

  // 状态定义
  localparam IDLE = 2'b00;
  localparam DETECT = 2'b01;

  // 内部信号定义
  reg [1:0] state;
  reg [4:0] shift_reg;

  // 初始化
  initial begin
    state = IDLE;
    shift_reg = 5'b0;
    count = 7'b0;
  end

  always @(posedge clk or posedge reset) begin
    if (reset) begin
      state <= IDLE;
      shift_reg <= 5'b0;
      count <= 7'b0;
    end else begin
      case (state)
        IDLE: begin
          if (data_in) begin
            shift_reg[4:0] <= {shift_reg[3:0], data_in};
            if (shift_reg == 5'b10111) begin
              state <= DETECT;
            end
          end
        end
        DETECT: begin
          if (data_in) begin
            shift_reg[4:0] <= {shift_reg[3:0], data_in};
            count <= count + 1;
            state <= DETECT;
          end else begin
            shift_reg[4:0] <= {shift_reg[3:0], data_in};
            state <= IDLE;
          end
        end
      endcase
    end
  end

endmodule

使用了一个5位的移位寄存器 shift_reg 来存储输入数据流的最近5位数据。有限状态机的两个状态 IDLE 和 DETECT 分别表示闲置状态和检测状态。当输入数据流中出现连续的 5 位数据为 10111 时，状态切换为 DETECT，并开始计数。计数结果存储在 7 位的寄存器 count 中。

三、仿真测试

测试该数据序列检测器的功能，可以使用仿真工具来生成输入数据流，并进行波形模拟。以下是一个示例的仿真测试代码：

module DataSequenceDetector_tb;

  reg clk;
  reg reset;
  reg data_in;
  wire [6:0] count;

  // 实例化检测器模块
  DataSequenceDetector detector (
    .clk(clk),
    .reset(reset),
    .data_in(data_in),
    .count(count)
  );

  // 时钟信号生成
  always #5 clk = ~clk;

  // 初始化输入信号
  initial begin
    clk = 0;
    reset = 1;
    data_in = 0;
    #10 reset = 0;
  end

  // 仿真测试数据
  initial begin
    // 模拟数据流中包含4个10111序列的情况
    // 1011101 1011110 1011111 1011101
    // 在每个序列检测到时，计数器会增加1
    #20 data_in = 1; // 1011101
    #5 data_in = 0;
    #5 data_in = 1;
    #5 data_in = 1;
    #5 data_in = 1;
    #5 data_in = 0;
    #5 data_in = 1;
    #100;
    #20 data_in = 1; // 1011110
    #5 data_in = 0;
    #5 data_in = 1;
    #5 data_in = 1;
    #5 data_in = 1;
    #5 data_in = 1;
    #100;
    #20 data_in = 1; // 1011111
    #5 data_in = 0;
    #5 data_in = 1;
    #5 data_in = 1;
    #5 data_in = 1;
    #5 data_in = 1;
    #100;
    #20 data_in = 1; // 1011101
    #5 data_in = 0;
    #5 data_in = 1;
    #5 data_in = 1;
    #5 data_in = 1;
    #5 data_in = 0;
    #5 data_in = 1;
    #100;
    $finish;
  end

endmodule

通过仿真测试，可以观察到在输入数据流中出现连续的 10111 序列时，计数器会正确地增加。根据计数结果，可以进行进一步的分析和验证。