Verilog --序列检测器（采用移位寄存器实现）

序列检测器就是将一个指定序列从数字码流中识别出来。本例中将设计一个“10010”序列的检测器。设X为数字码流的输入，Z为检测出标记输出，高电平表示发现指定的序列10010.考虑码流为110010010000100101

之前序列检测器看到的都是采用状态机实现，直到偶然看到
https://www.cnblogs.com/qiweiwang/archive/2011/04/18/2019952.html

这篇博客，才发现原来使用移位寄存器可以如此简单，原理图如下：

基本思路就是利用移位寄存器作为检测窗口，每进来一个数就跟目标序列进行比较，简单粗暴。
下面贴一下原帖的代码：

module seqdet
(
   input wire x,
   input wire clk,
   input wire rst,
   output wire z,
   output reg [4:0] q
);
 
//reg [4:0] q;
 
assign z = (q == 5'b10010) ? 1'b1:1'b0;
 
always @ (posedge clk,negedge rst)
   if(!rst)
      q <= 5'd0;
   else
      q <= {q[3:0],x};
 
endmodule

testbench:

`timescale 1ns/1ns
module seqdet_tb;
localparam T =20;
reg clk,rst;
reg [23:0] data;
wire z,x;
wire [4:0] q;
 
assign x = data[23];
 
initial
begin
    clk =0;
    rst =1;
    #2 rst =0;
    #30 rst =1;
    data =20'b1100_1001_0000_1001_0100;
    #(T*1000) $stop;
end
 
always #T clk = ~clk;
 
always @ (posedge clk)
   #2 data = {data[22:0],data[23]};
    
seqdet U1
(
   .x(x),
   .z(z),
   .clk(clk),
   .q(q),
   .rst(rst)
);
 
endmodule

由于移位寄存器的赋值是在always块中，故而相对实际延迟了一个clk.由上面的方针结果可知，输出z相对x晚了一个时钟周期，因为由于移位寄存器的赋值是在always块中，故而相对实际延迟了一个clk.

Note:

跟用状态机实现的区别在于，使用移位寄存器需要存储所有的码字，因此如果序列长度为N,则该方法需要消耗的寄存器就是N个。而使用状态机实现时，每个状态代表部分码字，如果使用十进制编码，则只需要使用log2(N)个寄存器即可编码所有状态，从寄存器资源的角度来看FSM实现起来代价较小。
此外，寄存器版本每来一个码元都要比较所有码字，因此需要消耗N个比较器，而FSM的的状态寄存器每一位在状态转移时都需要不同的译码逻辑，如果状态转移比较简单，组合逻辑可能会比移位寄存器少，状态转移复杂的化就不好说了。
当然，移位寄存器的版本编码更加简洁明了。