PWM 8 bit với thanh ghi duty đệm (shadow register)

PWM (pulse-width modulation) điều khiển độ sáng LED, tốc độ động cơ, nguồn switching… bằng cách thay đổi tỉ lệ thời gian ở mức 1 trong mỗi chu kỳ cố định. Bài này kiểm một chi tiết nhỏ mà thiết kế thật luôn cần: đổi duty giữa chừng không được làm méo chu kỳ đang chạy.

module pwm8 (
  input  logic       clk,
  input  logic       rst_n,    // reset bất đồng bộ, tích cực thấp
  input  logic [7:0] duty,     // số nhịp mức 1 mong muốn trong mỗi chu kỳ 256 nhịp
  output logic [7:0] cnt,      // bộ đếm chu kỳ PWM
  output logic       out
);

• cnt: reset về 0, tăng 1 ở mỗi sườn lên, 255 quay về 0. Một chu kỳ PWM là 256 nhịp, cnt từ 0 tới 255.
• Thanh ghi đệm duty_q (bạn tự khai báo): reset về 0; ở sườn lên mà cnt == 255 thì nạp duty. Các lúc khác giữ nguyên.
• out = (cnt < duty_q), tổ hợp. Vì vậy chu kỳ có duty_q = d có đúng d nhịp mức 1 ở đầu chu kỳ. duty = 0 cho ngõ ra luôn 0; duty = 255 cho 255/256 nhịp mức 1.

Hệ quả: chu kỳ đầu tiên sau reset luôn có out = 0, vì duty_q = 0 cho tới lần nạp đầu tiên ở cnt == 255.

Testbench đổi duty và đọc ngõ ra ở sườn xuống của clock.