边沿检测器

对clk时钟信号的边沿检测在Verilog中是支持posedge clk这种语法格式的，但是对于一个普通的信号边沿检测如果也按照clk的这种语法格式最终是不支持综合的。由此，本文介绍两种支持综合的边沿检测器的写法。

1、基于移位寄存器的边沿检测器

所谓边沿的变化抽象一下，定义两个状态：先前的值（ps）和当前的值（cs）。我们想如果有边沿变化的话，反映到ps和cs上就是两个值有所不同，只需要将ps和cs做异或操作即可。同理，要检测正沿变化和负沿变化只需要对ps和cs做相应的逻辑操作即可。
下面介绍一下基于两级移位寄存器的边沿检测电路。

基于移位寄存器的边沿检测电路.png

正沿检测电路的代码如下：

  module posedge_detector (
                     key,
                     clk,
                     rst,
                     dout
                      );

     input key;
     input clk,rst;
     output dout;
     reg cs,ps;

    always @(posedge clk or negedge rst)
    begin
   if (!rst)
   begin
     cs<=0;
     ps<=0;
  end
  else
    begin
      cs<=key;
      ps<=cs;
   end
 end

 assign dout=(~ps)&cs;//edge dout=ps^cs; negedge dout=ps&(~cs)

  endmodule 

正沿检测仿真波形图.png

注：通常为了防止输入信号的抖动问题，我们采用三级级联的移位寄存器，将输入信号打一拍，就可以很好地解决这个问题。

2、基于有限状态机的边沿检测电路

其实，无论是基于移位寄存器还是有限状态机的边沿检测电路，其本质的思想都是一致的。定义状态S=10，意为先输入一个1，后输入一个0。则对应的状态有4中情况，然后根据输入进行状态转移。

状态转移图.png

有限状态机对应的电路模型.png

标准的三段式有限状态机的写法：一段D触发器，用来保存电路状态，二段组合逻辑电路1，根据当前状态和外部输入计算下一个状态，三段组合逻辑电路2，根据当前状态和外部输入计算输出。
a.用always块建立组合逻辑模型时，用阻塞赋值“=”。
b.时序电路建模时，用非阻塞赋值“<=”。
c.在同一个always块中建立时序和组合逻辑电路时，用非阻塞赋值“<=”。
d.在同一个always块中不要既用非阻塞赋值又用非阻塞赋值。

  module state_edge_detector (额
                       key,
                       clk,
                       rst,
                       dout
                      );

input key,clk,rst;
output dout;
reg dout;

parameter[1:0] S0=2'b00,
           S1=2'b01,
           S2=2'b10,
           S3=2'b11;
reg [1:0]cs,ns; 

always @(posedge clk or negedge rst)
begin
  if (!rst)
    cs<=S0;
  else
    cs<=ns;
 end

always @(cs or key)
begin
  case (cs)
    S0:if(key==1)
      ns=S1;
    else
      ns=S0;
    S1:if(key==1)
      ns=S3;
      else
        ns=S2;
    S2:if(key==1)
       ns=S1;
       else
         ns=S0;
     S3:if(key==1)
       ns=S3;
       else
         ns=S2;
    default:ns=S0;
         endcase
       end  
   
 always@(cs)
  begin
    case(cs)
      S1:dout=1;
       default:dout=0;
      endcase
  end

endmodule 

仿真波形图.png