【牛客网刷题】VL2 异步复位的串联T触发器

  写在前面

牛客网中有各类题库，其中就有 FPGA/IC 的 Verilog 题库，通过刷题可以巩固基础。

牛客网 Verilog 题库包括基础、进阶以及企业笔试真题，并且全部免费！

本系列持续更新自己的刷题历程。

牛客网刷题直达链接

 牛客网 Verilog 刷题链接（FPGA/IC）

---

目录

题目描述    

题目分析

Verilog 代码

testbench 代码

仿真结果

---

题目描述    

用verilog实现两个串联的异步复位的T触发器的逻辑，结构如图：

信号示意图：

波形示意图：

输入描述：

输入信号	data	clk	rst
类型	wire	wire	wire

在 testbench 中，clk 为周期 5ns 的时钟，rst 为低电平复位

输出描述：

输出信号	q
类型	reg

题目分析

T 触发器

T 触发器是在数字电路中，凡在 CP 时钟脉冲控制下，根据输入信号 T 取值的不同，具有保持和翻转功能的触发器，即当 T=0 时能保持状态不变，当 T=1 时一定翻转的电路。

将 JK 触发器的输入端 J、K 连接在一起，作为输入端 T，就构成了 T 触发器。

T 触发器的特性方程

Qn+1 = T Qn ' +T ' Qn = T⊕Qn

(其中 Qn 为现态，Qn+1 为次态)

T触发器的特性表

T	Q	Q*
0	0	0
0	1	1
1	0	1
1	1	0

本题就是要实现两个 T 触发器串联，并且采用同源时钟且异步复位的形式。

Verilog 代码

/*~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~*/ 
/*~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~*/
// Engineer    : Linest-5                                                             
// File        : Tff_2.v                                                              
// Create      : 2022-09-29 22:18:20                                                   
// Revise      : 2022-09-29 22:18:22                                                  
// Module Name : Tff_2                                                                 
// Description : 两个T触发器串联，T触发器的输出逻辑为 Q = D ^ Q                                                                         
// Editor : sublime text3, tab size (4)                                                                                                 
/*~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~*/
/*~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~*/
`timescale 1ns/1ps

module Tff_2(
input  wire   clk, 
input  wire   rst,     //低电平复位
input  wire   data, 
output reg    q  
);
//*************code***********//
reg        data_reg;

always @(posedge clk or negedge rst) begin
if (!rst) begin
data_reg <= 'd0;
q        <= 'd0;
end
else begin
data_reg <= data ^ data_reg;
q        <= data_reg ^ q;
end
end

//*************code***********//
endmodule

testbench 代码

/*~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~*/ 
/*~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~*/
// Engineer    : Linest-5                                                            
// File        : tb_Tff_2.v                                                              
// Create      : 2022-09-29 22:20:30                                                   
// Revise      : 2022-09-30 09:52:35                                                  
// Module Name :                                                                  
// Description :                                                                          
// Editor : sublime text3, tab size (4)                                                                                                 
/*~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~*/
/*~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~*/
`timescale 1ns/1ps

module tb_Tff_2();

reg        clk;
reg        rst;    //低电平复位
reg        data;
wire       q;

initial begin
clk  = 'd1;
rst  = 'd0;
data = 'd0;
#100
rst  = 'd1;
#1000
$finish;
end

always #5  clk  = ~clk;
always #45 data = ~data;

Tff_2 inst_Tff_2 (
.clk(clk), 
.rst(rst), 
.data(data), 
.q(q)
);

//verdi     
initial begin
   $fsdbDumpfile("tb_Tff_2.fsdb");
   $fsdbDumpvars(0);
end

endmodule

仿真结果

电路结构

仿真波形

经过两级 T 触发器，结果 q 输出与设计一致。