【数字IC手撕代码】Verilog边沿检测电路(上升沿，下降沿，双边沿)|题目|原理|设计|仿真

前言

本系列旨在提供100%准确的数字IC设计/验证手撕代码环节的题目，原理，RTL设计，Testbench和参考仿真波形，每篇文章的内容都经过仿真核对。快速导航链接如下：

奇数分频
偶数分频
半整数分批
小数/分数分频
序列检测器
模三检测器
饮料机
异步复位，同步释放
边沿检测（上升沿，下降沿，双边沿)
全加器，半加器
格雷码转二进制
单bit跨时钟域（打两拍，边沿同步，脉冲同步）
同步FIFO

应当说，手撕代码环节是面试流程中既重要又简单的一个环节，跟软件类的岗位相比起来，数字IC的手撕代码题目固定，数量有限，属于整个面试中必得分的一个环节，在这个系列以外，笔者同样推荐数字IC求职者使用“HdlBits”进行代码的训练
链接如下
HDLBits — Verilog Practice

边沿检测电路题目

1.使用Verilog语言，设计上升沿边沿检测电路。
2.使用Verilog语言，设计下降沿边沿检测电路。
3.使用Verilog语言，设计双沿边沿检测电路。

边沿检测电路原理

这里为了解释原理，我们需要对边沿电路的特点进行分析

对于一个上升沿电路来说，假如用clk信号与寄存器进行采样，前一拍采到了0，后一拍输入结果为1，那么通过组合逻辑的运算，前一拍用A表示，后一拍用B表示，“!A & B”就是我们需要的上升沿检测。
同理，对于下降沿来说，前一拍采到1，后一拍输入结果为0，A&!B，就是我们需要的下降沿检测电路。
对于双边沿来说，输出是** “!A & B + A&!B” **,即 A^B 异或操作

具体的时序图如下

RTL设计

module edge_detect(clk,rst_n,signal,up_edge,down_edge,both_edge);

input clk;
input signal;
input rst_n;
output up_edge;
output down_edge;
output both_edge;

reg signal_r;

always@(posedge clk or negedge rst_n)
begin
if(!rst_n)
signal_r <= 1'b0;
else
signal_r <= signal;
end

assign up_edge   = !signal_r & signal;
assign down_edge = signal_r & !signal;
assign both_edge = signal_r  ^  signal;

endmodule

Testbench设计

`timescale 1ns / 1ps
module edge_detect_tb () ;

reg clk;
reg rst_n;
reg signal;

wire up_edge;
wire down_edge;
wire both_edge;

edge_detect u1(.clk(clk),
.rst_n(rst_n),
.signal(signal),
.up_edge(up_edge),
.down_edge(down_edge),
.both_edge(both_edge));

always #5 clk = !clk;

initial
begin
clk = 0;
rst_n = 1;
signal = 0;
#10
rst_n = 0;
#23
rst_n = 1;
#16
signal = 1;
#50
signal = 0;
#40
$stop;
end

endmodule

结果分析

如图所示的上升沿和下降沿，电路的output检测到了边沿到来，显示在三个wire型output上，电路设计符合预期。