在线学习SystemVerilog-Problem 7-9

HDLBits 是一组小型电路设计习题集，使用 Verilog/SystemVerilog 硬件描述语言 (HDL) 练习数字硬件设计~

网址如下：

https://hdlbits.01xz.net/

关于HDLBits的Verilog实现可以查看下面专栏：

https://www.zhihu.com/column/c_1131528588117385216

缩略词索引：

• SV:SystemVerilog

Problem 7-Xnorgate

题目说明

创建一个 XNOR 门的模块。

图片来自 HDLBits

这个题目的核心就是上面的图片，模块和端口已经被定义好了，黑色的框图以及箭头代表模块和端口。我们需要做的工作是完成图中绿色的部分，即完成一个XNOR 门。

模块端口声明

module top_module( 
    input a, 
    input b, 
    output out );

题目解析

这个题目重点还是看懂题目的图片，还是复习一下：

题目中的绿色部分就是上图的同或门，主要由

这里也可以利用数电逻辑来写代码，同或门的逻辑就是同或门 （XNor Gate） 是异或门 (Nor Gate) 的取反输出。异或门的输入输出可以概括为：（输入）相同（输出）为 0 ，不同为 1 

module top_module( 
    input logic a, 
    input logic b, 
    output logic out );
  
    assign out =  ~( a ^ b) ;
    
endmodule

点击Submit，等待一会就能看到下图结果：

注意图中的Ref是参考波形，Yours是你的代码生成的波形，网站会对比这两个波形，一旦这两者不匹配，仿真结果会变红（后面会展示）。

这一题就结束了。

Problem 3-Wire4

题目说明

创建一个具有 3 个输入和 4 个输出的模块，其行为类似于下面演示的这些连线：

a -> w
b -> x
b -> y
c -> z

图片来自 HDLBits

这个题目的核心就是上面的图片，模块和端口已经被定义好了，黑色的框图以及箭头代表模块和端口。我们需要做的工作是完成图中绿色的部分，即完成这条连线。

模块端口声明

module top_module( 
    input a,b,c,
    output w,x,y,z );

题目解析

主要使用assign语句实现上面的连线，难度较低。

module top_module( 
    input logic a,b,c,
    output logic w,x,y,z
);

    assign w = a;
    assign x = b;
    assign y = b;
    assign z = c;
    
endmodule

点击Submit，等待一会就能看到下图结果：

注意图中的Ref是参考波形，Yours是你的代码生成的波形，网站会对比这两个波形，一旦这两者不匹配，仿真结果会变红（后面会展示）。

这一题就结束了。

Problem 4-Notgate

题目说明

创建一个实现非门（Notgate）的模块。

图片来自 HDLBits

从这个题目开始实现几个经典组合电路，非门的的核心就是上面的图片，模块和端口已经被定义好了，黑色的框图以及箭头代表模块和端口。我们需要做的工作是完成图中绿色的部分，实现一个非门。

模块端口声明

module top_module( input in, output out );

题目解析

主要使用assign语句实现非门，也很简单就一个语句“assign out = ~in;”。这里注意一个逻辑取反和逐位取反的区别。

module top_module( input  logic in, 
                   output logic out 
                 );

    assign out = ~in ;
    
endmodule

上面使用“assign out = ~in ;”和“assign out = ！in ;”无区别，因为只有一位变量。

点击Submit，等待一会就能看到下图结果：

注意图中的Ref是参考波形，Yours是你的代码生成的波形，网站会对比这两个波形，一旦这两者不匹配，仿真结果会变红（后面会展示）。

这一题就结束了。

Problem 5-Andgate

题目说明

创建一个与门（Andgate）模块。。

图片来自 HDLBits

与门的的核心就是上面的图片，模块和端口已经被定义好了，黑色的框图以及箭头代表模块和端口。我们需要做的工作是完成图中绿色的部分，实现一个与门。

模块端口声明

module top_module( 
    input a, 
    input b, 
    output out );

题目解析

主要使用assign语句实现与门，也很简单就一个语句“assign out = a & b;”。值得注意的是 & 和 && 的区别。

module top_module( 
    input logic a, 
    input logic b, 
    output logic out );
 
    assign out = a & b;
    
endmodule

点击Submit，等待一会就能看到下图结果：

注意图中的Ref是参考波形，Yours是你的代码生成的波形，网站会对比这两个波形，一旦这两者不匹配，仿真结果会变红（后面会展示）。

这一题就结束了。

Problem 6-Norgate

题目说明

创建一个实现 NOR 门的模块。或非门（Norgate）是一个输出反相的或门。用 Verilog 编写的 NOR 门需要两个运算符。

图片来自 HDLBits

或非门的的核心就是上面的图片，模块和端口已经被定义好了，黑色的框图以及箭头代表模块和端口。我们需要做的工作是完成图中绿色的部分，实现一个或非门。从图中可以看出就是一个或门输出取反，核心就是先实现一个或门，之后再输出端取反即可，可以使用两个assign语句或者一个assign语句实现。

模块端口声明

module top_module( 
    input a, 
    input b, 
    output out );

题目解析

这一题的关键是看懂题目给的符号，给大家一个常用的门电路示意图：

HDLbits网站上的使用的是国外流行图形符号一栏，从题目给定的符号，对比上一图就是典型的或非门，由或门和非门组合实现。

module top_module( 
    input logic a, 
    input logic b, 
    output logic out );
    
    assign out = ~(a | b);

endmodule

代码中（a|b）实现一个或门，然后取反即可~(a | b)。

点击Submit，等待一会就能看到下图结果：

注意图中的Ref是参考波形，Yours是你的代码生成的波形，网站会对比这两个波形，一旦这两者不匹配，仿真结果会变红。

错误示范

一开始代码写错了，写成：

module top_module( 
    input logic a, 
    input logic b, 
    output logic out );
    
    assign out = ~a | b;

endmodule

仿真结果如下：

造成上面结果的主要原因还是因为Verilog/SV中逻辑操作，运算符等有优先级（和数学里的加减乘除乘除一样），具体优先级如下：

所以上面的代码会优先做~a然后在和b或，加上括号解决。

总结

今天的5道题就结束了，整体难度不大，后面的题目难度会越来越大~

最后我这边做题的代码也是个人理解使用，有错误欢迎大家批评指正，祝大家学习愉快~

代码链接：

https://github.com/suisuisi/SystemVerilog/tree/main/SystemVerilogHDLBit

审核编辑 ：李倩