FPGA刷题——信号发生器+冒泡法求6个数中的最小值 fpga开发

最近做了一些公司的笔试题，和牛客网上的题还是很重合的！坚定了我继续刷题的目标！更新2道比较难的题：
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信号发生器
方波
锯齿波
三角波
冒泡法排序

信号发生器
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这道题比较难，想了很久才写出满意的程序。首先，方波的周期是20，锯齿波的周期是21，三角波的周期是40，且wave的最大值是20。题目没有明确告知，我是从其他人的题解中知道的。下面分别分析一下三种波形如何产生。
方波
方波模式需注意wave在什么时候翻转。设置一个计数器cnt，计数范围是0-19。该计数器仅在方波模式也就是wave_choise==0时工作。

1
2
3 wave <= cnt ==9 ? 20:
【FPGA刷题——信号发生器+冒泡法求6个数中的最小值】cnt ==19? 0 :
wave;

当cnt值在0~9时，wave==20；当cnt值在10~19时，wave==0。也就是wave应在cnt==10时从0变为20。但由于非阻塞赋值，cnt==10时，wave应对cnt==9是否成立进行判断。cnt==19也是同样原因。

锯齿波
锯齿波比较简单。wave产生锯齿波时，需要从0增加到20，所以周期是21。当wave增加到20时，清零。

1	`wave <= wave==20?` `0: wave+1;`

三角波
三角波模式需要设置一个标志位flag。flag仅在三角波模式也就是wave_chosie==2时工作。当flag==0时，wave减少；当flag==1时，wave增加。

1	`wave <= flag==0` `? wave-1: wave+1;`

由波形图得知，刚进入三角波模式时，wave是下降的，所以flag的默认值是0。wave在最小值0和最大值20时，flag应进行翻转。同样由于是非阻塞赋值，所以wave上升到19时，flag从1到0，也就是flag <= wave==19&&flag==1? 0: flag；wave下降到1时，flag从0到1，也就是flag <= wave==1&&flag==0? 1: flag。
完整代码如下：

`timescale 1ns/1ns module signal_generator( input clk, input rst_n, input [1:0] wave_choise, output reg [4:0]wave ); reg [4:0] cnt; reg flag; // 方波模式下，计数器控制 always@(posedge clk or negedge rst_n) begin if(~rst_n) cnt <= 0; else cnt <= wave_choise!=0 ? 0: cnt==19? 0: cnt + 1; end// 三角波模式下，标志位控制 always@(posedge clk or negedge rst_n) begin if(~rst_n) flag <= 0; else flag <= wave_choise!=2 ? 0: wave==1 ? 1: wave==19? 0: flag; end// 更新wave信号 always@(posedge clk or negedge rst_n) begin if(~rst_n) wave <= 0; else case(wave_choise) 0: wave <= cnt == 9? 20: cnt ==19? 0: wave; 1: wave <= wave==20? 0: wave+1; 2: wave <= flag==0 ? wave-1: wave+1; default: wave <= 0; endcase end endmodule

冒泡法排序求6个数中的最小值，且保证索引值不变，输入输出已经给出，如下：

module MinValue ( input InClk, input [7:0]InData0, input [7:0]InData1, input [7:0]InData2, input [7:0]InData3, input [7:0]InData4, input [7:0]InData5, input [7:0]InData6, output [7:0]OutMinValue, output [2:0]OutMinIndex);

首先，我们定义6个寄存器，寄存输入的6个数据，由于题目要求索引值不改变，再设置6个寄存器寄存每一个数据的索引值：

reg [7:0] MinValue1; reg [7:0] MinValue2; reg [7:0] MinValue3; reg[7:0]MinValue4; reg [7:0]MinValue5; reg[7:0]MinValue6; reg[2:0]MinIndex1; reg[2:0]MinIndex2; reg[2:0]MinIndex3; reg[2:0]MinIndex4; reg[2:0]MinIndex5; reg[2:0]MinIndex6;

根据冒泡排序的原理，如果数据a>数据b，b是目前的最小值，则交换a和b的数值（同时交换a和b的索引值），a就成为了目前的最小值。数据a<数据b，a本身就是目前的最小值，则无需交换。再用a与其他数据进行比较：

always @(posedge InClk ) begin if (Indata0<=Indata1) begin//数据0小于1 MinValue1<=InData0; //数据1成原先的数据0 MinIndex1<=3'd0; //数据1索引变成数据0的 end elsebegin MinValue1<=Indata1; //数据1本来就是最小值，索引不变 MinIndex1<=3'd1; end endalways @(posedge InClk ) begin if (Indata2<=Indata3) begin MinValue2<=InData2; MinIndex2<=3'd2; end elsebegin MinValue2<=Indata3; MinIndex2<=3'd3; end endalways @(posedge InClk ) begin if (Indata4<=Indata5) begin MinValue3<=InData4; MinIndex3<=3'd4; end elsebegin MinValue3<=Indata5; MinIndex3<=3'd5; end end

经过上面的操作，（数据0和数据1比较）最小值是数据1，（数据2和数据3比较）最小值是数据1，（数据4和数据5比较）最小值是数据3。
接下来对数据1,2,3进行比较：首先比较数据1和数据2，较小的给数据4，数据3赋给数据5；再比较数据4和数据5，较小的给数据6，至此，数据6就是最小的数据了

always @(posedge InClk ) begin if (MinValue1<=MinValue2) begin MinValue4<=MinValue1; MinIndex4<=MinIndex1; end elsebegin MinValue4<=MinValue2; MinIndex4<=MinIndex2; end endalways @(posedge InClk ) begin MinValue5<=MinValue3; MinIndex5<=MinIndex3; endalways @(posedge InClk ) begin if (MinValue4<=MinValue5) begin MinValue6<=MinValue4; MinIndex6<=MinIndex4; end elsebegin MinValue6<=MinValue5; MinIndex6<=MinIndex5; end endassign OutMinValue = https://www.it610.com/article/MinValue6; assign OutMinIndex =MinIndex6;

冒泡排序的顺序都是可以自己定义的，不一定非要1~n，只要每次冒泡完成之后将数据值交换+索引交换即可！