门| GATE-CS-2016（套装2）|第 32 题

这是GATE-CS-2016（套装2）的第32题，题目要求我们设计一个具有以下特点的门电路。

门电路的特点

1. 门电路采用有限状态自动机（Finite State Machine）实现。
2. 门电路由若干状态组成，每个状态具有一个输出。
3. 门电路的输入为一个布尔数组，表示不同输入情况下的不同状态转移，同时也可以理解为多个开关的状态。
4. 门电路的输出为一个布尔值，表示输入开关状态下门电路的输出结果。

门电路的实现

我们可以利用Verilog语言实现门电路的有限状态自动机。以下是代码片段：

module my_gate(input [N-1:0] in, output out);
  parameter N = 4;
  reg [M-1:0] state;
  parameter M = 5;
  always @ (in, state) begin
    case (state)
      0: begin // state 0
           if (in[0] == 1) begin
             state <= 1;
           end else begin
             state <= 0;
           end
        end
      1: begin // state 1
           if (in[1] == 1) begin
             state <= 2;
           end else begin
             state <= 1;
           end
        end
      2: begin // state 2
           if (in[2] == 1) begin
             state <= 3;
           end else begin
             state <= 2;
           end
        end
      3: begin // state 3
           if (in[3] == 1) begin
             state <= 4;
           end else begin
             state <= 3;
           end
        end
      4: begin // state 4
           state <= 4; // terminal state
        end
      default: begin
                 state <= 0;
               end
    endcase
  end
  assign out = (state == 4) ? 1 : 0; // output true if in state 4
endmodule

该代码片段定义了一个名为my_gate的模块，包括输入in和输出out。模块使用了参数化的方式定义了电路的状态数和输入端口的位数。通过always @块来定义状态转移逻辑，case块根据当前状态和输入in进行状态转移。最后通过assign语句将电路的输出结果赋值给输出端口out。

结语

以上是本题目门电路的介绍及其Verilog语言的实现。希望本题目能够帮助你更好的理解门电路的结构与实现方式。