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线性反馈移位寄存器 = 移位寄存器 + 组合逻辑反馈
●用处:产生伪随机序列、数据压缩、计数器、数据编码解码等等
●好处:具有速度和面积优势
●特点:
★产生伪随机序列的最大长度:2^n-1;
●种类:
one_to_many:
many_to_one:
●“最大”的线性反馈移位寄存器
★最大是指能产生的伪随机序列长度最长
★一个D触发器叫做移位寄存器中的一个比特,D触发器的数目称为移位寄存器的比特数
★“最大”的移位寄存器表(one_to_many):
防止进入禁止的状态
如下图所示的移位寄存器,如果进入状态0000(即四个D触发器的值都是0),那么就永远出不来了
防止进入禁止的状态
如下图所示的移位寄存器,如果进入状态0000(即四个D触发器的值都是0),那么就永远出不来了
预防办法:
(1)想办法给寄存器置位到某个允许的状态
(2)用额外的电路让寄存器能够从禁止状态自动进入允许状态
如何设计具有2^n个状态的移位寄存器?
以8个比特的线性反馈移位寄存器为例:
参照“最大”的移位寄存器表,先做一个2^n-1状态的移位寄存器:
其实,只要寄存器状态不是00000000,寄存器就会正常工作,如果寄存器的状态是00000000,那么寄存器就会永远被困在状态00000000中。
我们要做的工作是:
把00000000也变成正常工作状态。
这需要:
(1)我们能从某个正常状态转到00000000,
(2)我们能从00000000转到另一个正常工作状态
(3)加入00000000尽量不影响其他状态之间的转移。
首先看(2)和(3),如果我们能实现下图所示的电路,就能满足(2)和(3)。
此时,00000000的下一个状态是10111000
正好是图1所示电路中00000001的下一个状态。
所以我们让00000001转到00000000
下图所示电路就能满足要求:
综上:同时满足(1)、(2)、(3)的电路如下图所示:
其对应的many_to_one实现是:
Example: One_to_many 8-bit LFSR (具有2^n个状态)
具有2^n个状态的n-bit 一般(generic)LFSR
●难点:
★要把n当成参数传入LFSR设计模块中
★要能综合
★要使用尽量少的资源,尽量不使用rom
●设计参照:
●代码分析:
小结:这段代码最经典的地方就在第一个always(即always @(reset))里面,这里写了这么多,看似会被存在一个rom中,其实,经过综合工具优化后,TapsArray根本就不会出现在电路里,既实现了通用性,又不会带来额外电路开销。看来,综合工具也是可以被设计者利用的,了解综合工具的脾性,可以提高我们的设计质量。
●模块调用:
参考资料:
"HDL Chip Design: A practical guide for designing, synthesizing and simulating ASICs and FPGAs using VHDL and Verilog" chapter 7: Linear Feedback Shift Registers.
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作者:风吹哪儿呢
来源:CSDN
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