【IC设计】序列生成器、检测器

本文主要是介绍【IC设计】序列生成器、检测器，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

理论解读

1. 序列生成器

 序列生成器在芯片设计和FPGA设计中具有广泛的应用，通过产生各种不同类型的序列，用于测试、验证、通信、加密等多种应用场景。

应用

应用领域	功能描述
通信系统	用于生成数据包、帧同步、调制解调器中的同步序列等
数字信号处理	用于生成各种特定模式的信号，如用于信号处理算法测试的输入序列
模拟电路测试	用于生成特定模式的信号，以验证模拟电路的性能和正确性
FPGA测试和仿真	用于产生测试模式，用于FPGA的验证、测试和仿真
加密与解密	用于生成密钥序列或加密算法所需的随机序列

分类

类型	适用领域
线性反馈移位寄存器 (LFSR)	LFSR是一种常见的序列生成器，通过反馈移位寄存器和异或门实现，广泛应用于通信、加密等领域
数字模式生成器 (Digital Pattern Generator)	能够生成复杂的数字模式序列，用于测试和验证数字电路的功能和性能
随机数发生器 (Random Number Generator)	用于生成随机数字序列，可应用于密码学、模拟仿真、统计分析等领域
计数器序列生成器	根据计数器的计数值生成序列，可用于生成特定模式的数字序列

2. 序列检测器

 序列检测器在数字系统设计中具有广泛的应用，可用于检测和验证输入序列中的特定模式、事件或错误，保证系统的可靠性和正确性。

应用

应用领域	功能描述
通信系统	用于检测接收到的数据流中是否包含特定的序列，例如帧同步、误码检测等
协议分析与验证	用于检测通信协议中的控制序列、同步序列、数据帧等，以确保通信的正确性和完整性
数字信号处理	用于检测信号中的特定模式或事件，例如检测信号中的脉冲、噪声、干扰等
FPGA测试和仿真	用于验证FPGA设计的正确性和功能性，以及用于仿真测试
错误检测与修复	用于错误检测与修复，例如检测和纠正存储器或通信链路中的错误数据

分类

类型	适用领域
基于状态机的序列检测器	通过状态机的状态转移来检测输入序列中的特定模式，例如有限状态机 (FSM)
滑动窗口序列检测器	通过滑动窗口的方式对输入序列进行检测，例如滑动窗口匹配器
哈希函数序列检测器	利用哈希函数对输入序列进行处理，并比较处理后的结果与预期值进行匹配
逻辑电路序列检测器	采用组合逻辑电路来实现对输入序列的检测和匹配，例如使用逻辑门实现的序列比较器
模式匹配序列检测器	通过模式匹配算法对输入序列进行匹配，例如KMP算法、BM算法等

设计实战

序列生成器

移位寄存器生成序列（带输入值）

module seq_gen1(input           clk,input           rst,input   [5:0]   din,output  reg     dout
);reg [5:0]   temp;always@(posedge clk)beginif(!rst)begintemp <= din;dout <= 1'b0;end else begintemp <= {temp[4:0], temp[5]};dout <= temp[5];end
endendmodule

状态机生成序列(3段式)

module seq_gen2(input           clk,input           rst,output  reg     dout
);
reg [2:0]   state, next_state;parameter   S0 = 3'b000,   S1 = 3'b001,   S2 = 3'b010,S3 = 3'b011,   S4 = 3'b100,   S5 = 3'b101;//state transition logic
always@(*)begincase(state)S0: next_state = S1;S1: next_state = S2;S2: next_state = S3;S3: next_state = S4;S4: next_state = S5;S5: next_state = S0;default: next_state = S0;endcase
end//state filp-flops with asynchronous reset
always@(posedge clk or negedge rst)beginif(rst==1'b1)beginstate <= S0;end else beginstate <= next_state;end
end//output logic
assign dout =  ((state == S0) & 1'b0)| ((state == S1) & 1'b0)| ((state == S2) & 1'b1)| ((state == S3) & 1'b0)| ((state == S4) & 1'b1)| ((state == S5) & 1'b1);endmodule

最少触发器实现序列生成：计数器+组合逻辑

module seq_gen3(input           clk,input           rst_n,output  reg     dout
);reg [2:0] counter;
always@(posedge clk or negedge rst_n)beginif(!rst_n)begincounter <= 3'd0;end else if(counter == 3'b101)begincounter <= 3'd0;end else begincounter <= counter + 1'b1;end
endassign dout = ((~counter[0] & counter[1])) | counter[2];endmodule

(线性反馈移位寄存器)移位寄存器+组合逻辑

• 分析
  思路：根据移位规律，画出卡诺图并化简

• 代码

module seq_gen4(input           clk,input           rst_n,output  reg     dout
);reg [3:0]   q;
wire    z;
always@(posedge clk or negedge rst_n)beginif(!rst_n)beginq <= 4'd1001;end else beginq <= {q[2:0],z};end
endassign  z =  q[3] &  q[2] & ~q[1] & ~q[0] |  q[3] & ~q[2] & ~q[1] &  q[0]| ~q[3] &  q[1] &  q[0];assign dout = q[3];endmodule

• 仿真结果
  

伪随机码发生器

这篇关于【IC设计】序列生成器、检测器的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！

---