Bộ đếm Johnson 4 bit và giải mã pha

Bộ đếm Johnson (twisted-ring counter) dùng N flip-flop để tạo 2N trạng thái. Hai trạng thái liền nhau chỉ khác một bit, giống mã Gray, nên giải mã không bị glitch. Mỗi trạng thái còn giải mã được bằng một cổng AND 2 đầu vào. Nó hay được dùng để tạo các clock lệch pha và các bộ chia tần số chẵn.

module johnson4 (
  input  logic       clk,
  input  logic       rst_n,    // reset bất đồng bộ, tích cực mức thấp: q = 0000
  input  logic       en,       // 1: tiến một bước ở sườn lên clk; 0: giữ nguyên
  output logic [3:0] q,
  output logic [2:0] phase     // số bước đã đi kể từ 0000, theo modulo 8
);

Dãy trạng thái bắt đầu từ 0000:

phase là ngõ ra tổ hợp suy từ q. Testbench đổi đầu vào và đọc ngõ ra ở sườn xuống của clock.