Дизайн счетчика с использованием Verilog HDL

Предварительное условие – счетчики в цифровой логике

Проблема :
Разработка 4-разрядного синхронного счетчика Verilog Hardware Description Language вместе с Testbench

Проектная спецификация :

Счетчик представляет собой цифровую последовательную схему, и здесь это 4-битный счетчик, что просто означает, что он может считать от 0 до 15 и наоборот в зависимости от направления счета (вверх/вниз).

• Значение счетчика (« count ») будет оцениваться при каждом положительном (нарастающем) фронте тактового сигнала (« clk ») цикла.
• Счетчик будет установлен на ноль, когда вход « сброс » находится на высоком логическом уровне.
• Счетчик будет загружен вводом « данные », когда сигнал « загрузки » находится на высоком логическом уровне. В противном случае он будет считать вверх или вниз.
• Счетчик будет считать вверх, когда сигнал « up_down » имеет высокий логический уровень, в противном случае счет будет уменьшаться.

Verilog HDL-код:

Дизайн -

// Here we will learn to write a verilog HDL to design a 4 bit counter
module counter(clk,reset,up_down,load,data,count);
  //define input and output ports
  input clk,reset,load,up_down;
  input [3:0] data;
  output reg [3:0] count;
  //always block will be executed at each and every positive edge of the clock
  always@(posedge clk) 
  begin
    if(reset)    //Set Counter to Zero
      count <= 0;
    else if(load)    //load the counter with data value
      count <= data;
    else if(up_down)        //count up
      count <= count + 1;
    else            //count down
      count <= count - 1;
  end
endmodule :counter

Испытательный стенд :

// Code your testbench here
module counter_tb;
  reg clk,reset,load,ud;
  reg [3:0] data;
  wire [3:0] count;
  // instance counter design
  counter ct_1(.ud(up_down),.*);
  //clock generator
  initial begin clk = 1"b0; repeat(30) #3 clk= ~clk;end
  //insert all the input signal
  initial begin reset=1"b1;#7 reset=1"b0; #35 reset=1"b1;end
  initial begin #12 load=1"b1; #5 load=1"b0;end
  initial begin #5 ud=1"b1;#24 ud=1"b0;end
  initial begin data=4"b1000;#14 data=4"b1101;#2 data=4"b1111;end
  //monitor all the input and output ports at times when any inputs changes its state
  initial begin $monitor("time=%0d,reset=%b,load=%b,ud=%b,data=%d,count=%d",
                               $time,reset,load,ud,data,count);end
endmodule :counter_tb

Ожидаемый результат:

time=0,reset=1,load=x,ud=x,data= 8,count= x
time=3,reset=1,load=x,ud=x,data= 8,count= 0
time=5,reset=1,load=x,ud=1,data= 8,count= 0
time=7,reset=0,load=x,ud=1,data= 8,count= 0
time=9,reset=0,load=x,ud=1,data= 8,count= 1
time=12,reset=0,load=1,ud=1,data= 8,count= 1
time=14,reset=0,load=1,ud=1,data=13,count= 1
time=15,reset=0,load=1,ud=1,data=13,count=13
time=16,reset=0,load=1,ud=1,data=15,count=13
time=17,reset=0,load=0,ud=1,data=15,count=13
time=21,reset=0,load=0,ud=1,data=15,count=14
time=27,reset=0,load=0,ud=1,data=15,count=15
time=29,reset=0,load=0,ud=0,data=15,count=15
time=33,reset=0,load=0,ud=0,data=15,count=14
time=39,reset=0,load=0,ud=0,data=15,count=13
time=42,reset=1,load=0,ud=0,data=15,count=13
time=45,reset=1,load=0,ud=0,data=15,count= 0

Примечание. Перейдите по этой ссылке, чтобы смоделировать этот дизайн онлайн.