接下来的问题是一个系列，由简单的小电路逐渐组合成完成复杂计数器的实现。
1.
实现一个带有高电平同步复位信号，从 0 到 999 ，周期为 1000 个周期的计数器。
参考波形图：
完善下列代码：
module top_module (
input clk,
input reset, //高电平同步复位信号
output [9:0] q
);
endmodule
参考代码:
[content_control]
[/content_control]
2.
实现一个4-bit移位寄存器，这个寄存器同时也可以用作递减计数器。 当 shift_ena 为 1 时，数据q进行左移，并将输入data补入最低位。当 count_ena 为 1 时，移位寄存器中的数字根据时钟的节奏递减1。由于整个系统不会同时使用 shift_ena 和 count_ena，因此 shift_ena 和 count_ena优先级并不重要。参考波形如下：
完善下列代码：
module top_module (
input clk,
input shift_ena,
input count_ena,
input data,
output [3:0] q
);
endmodule
参考代码：
[content_control]
[/content_control]
Test bench:
[content_control]
[/content_control]
3.
实现一个状态机，在输入比特流中搜索序列 1101。 找到序列后，应将 start_shifting 设置为 1，直到reset高电平同步复位信号将其置为0。 示意波形图如下：
完善下列代码：
module top_module (
input clk,
input reset, // 高电平同步复位信号
input data,
output start_shifting
);
endmodule
参考代码：
[content_control]
[/content_control]
Test bench:
[content_control]
[/content_control]
4.
状态机在reset时，将 shift_ena 置位 4 个周期 其余时间值为 0（直到下一次reset），示意波形图如下：
完善下列代码：
module top_module (
input clk,
input reset, // Synchronous reset
output shift_ena);
endmodule
参考代码：
[content_control]
[/content_control]
5.
实现一个带有高电平同步复位信号的计时器，要点如下（本问题只要求实现控制定时器的状态机，不需要考虑数据，计数器等。）：
- 先检测特定序列 （1101）
- 如果检测到特定序列，将shift_ena精准置高4个时钟周期，（移 4 位寄存器这里暂不实现）
- shift_ena被置低后，再置高计数器使能counting
- counting一直为高，直到输入信号done_counting立起来之后，counting才被置低，并且将done置高
- 直到接收到输入信号ack，done才被置低，然后才开始寻找下一次出现的启动序列（1101）
见以下波形图示例，图中 ‘x’ 状态（阴影部分）表示不关心。例如，一旦检测到 1101 模式，状态机将不再查看数据输入，直到完成其他所有操作后再重新检测序列（1101）。
完善下列代码：
module top_module (
input clk,
input reset, //高电平同步复位
input data,
input done_counting,
input ack,
output shift_ena,
output counting,
output done
);
endmodule
参考代码：
[content_control]
[/content_control]
参考状态转移图：
6.
结合问题1-问题5，将上述几个子电路构建成一个复杂的计数器，要点如下：
- 当检测到data中出现特定序列 （1101） 时启动
- 再将data移 4 位（首先出现的位是最高有效位/MSB，比如接下来data是0-0-0-1，那么对应的延迟count[3:0]应该是4’b0001）以确定延迟的持续时间
- 计数器进行计数：
- 如果data移位确定的延迟为 count[3:0]，状态机必须精确计数 （count[3:0] + 1） * 1000 个时钟周期。例如，count = 0 表示总共计数 1000 个周期，count = 5 表示总共计数 6000 个周期。每计数1000个时钟周期，count = count – 1。当电路不计数时，不关心count[3:0] 输出。
- 完成后，置位done信号，等待ack信号，握手后可以进行下一次检测特定序列
- 高电平同步复位信号将状态机重置为检测特定序列（1101）
见以下波形图示例：
在上图所示例子中，电路计数 2000 个时钟周期，因为 count[3:0] 值为 4’b0001。最后几个周期以 count[3:0] = 4’b1110 开始另一个计数，它将计数 15000 个周期。
完善以下代码：
module top_module (
input clk,
input reset,
input data,
output [3:0] count,
output counting,
output done,
input ack
);
endmodule
参考代码：
[content_control]
[/content_control]
