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【牛客网刷题系列之 Verilog进阶挑战】~ 多bit MUX同步器

2022-07-07 17:06:00 【AI很不错呦】

0. 前言

有几天没更新牛客刷题的博客了，最近有事在忙，只能尽量做到每天一更了！！！一边刷题，一边做点小demo，不断学习。
今天这个题主要是一个跨时钟域的多位数据传输，也是比较常见的一种题型，挺有用的，关于跨时钟域怎么处理，可以移步到我之前写的一篇博客，传送门

1. VL48 多bit MUX同步器

1.1 题目描述

在data_en为高期间，data_in将保持不变，data_en为高至少保持3个B时钟周期。表明，当data_en为高时，可将数据进行同步。

本题中data_in端数据变化频率很低，相邻两个数据间的变化，至少间隔10个B时钟周期。

1.1.1 信号示意图

在这里插入图片描述

1.1.2 波形示意图

无

1.1.3 输入描述

input                 clk_a    , 
input                 clk_b    ,   
input                 arstn    ,
input                brstn   ,
input        [3:0]    data_in    ,
input               data_en

1.1.4 输出描述

output reg [3:0] dataout

1.2 解题思路

我们根据题意大概框架如下：
在这里插入图片描述
其中，红色框框表示的是数据暂存以及使能暂存；蓝色框框表示跨时钟域处理，采用打两拍的形完成；绿色框框表示MUX选择以及暂存的结果输出。

1.3 代码实现

`timescale 1ns/1ns

module mux(
	input 				clk_a	, 
	input 				clk_b	,   
	input 				arstn	,
	input				brstn   ,
	input		[3:0]	data_in	,
	input               data_en ,

	output reg  [3:0] 	dataout
);
    
    //暂存data_en
    reg data_en_reg;
    always @ (posedge clk_a or negedge arstn) begin
        if(!arstn) begin
            data_en_reg <= 1'b0;
        end
        else begin
            data_en_reg <= data_en;
        end
    end
    
    //data_in
    reg [3:0] data_in_reg;
    always @ (posedge clk_a or negedge arstn) begin
        if(!arstn) begin
            data_in_reg <= 4'd0;
        end
        else begin
            data_in_reg <= data_in;
        end
    end
    
    //打两拍，跨时钟域过渡
    reg data_en_ab1, data_en_ab2;
    always @ (posedge clk_b or negedge brstn) begin
        if(!brstn) begin
            data_en_ab1 <= 1'b0;
            data_en_ab2 <= 1'b0;
        end
        else begin
            data_en_ab1 <= data_en_reg;
            data_en_ab2 <= data_en_ab1;
        end
    end
    // MUX
    always @ (posedge clk_b or negedge brstn) begin
        if(!brstn) begin
            dataout <= 4'd0;
        end
        else begin
            dataout <= data_en_ab2 ? data_in_reg : dataout;
        end
    end
endmodule