题意整理

时序图含有的信息较多，观察时序图需要注意：

l  data_out是在已接收到4个数据后产生输出；

l  在data_out准备好，valid_b拉高时，如果下游的ready_b为低，表示下游此时不能接收本模块的数据，那么，将会拉低ready_a，以反压上游数据输入；

l  当下游ready_b拉高，且valid_b为高，表示模块与下游握手成功，valid_b在下一个时钟周期拉低；

l  当下游ready_b拉高，本来由于之前ready_b为低而反压上游的ready_a立即拉高，开始接收上游数据，注意，此细节，也是体现了题目要求的数据传输无气泡。如果ready_a不是立即拉高，而是在下一个时钟周期拉高，那么本模块将会在下游握手成功后空一个时钟周期，才能开始接收上游数据，这样是不满足题目要求的。

题解主体

要实现4个输入数据的累加，要用1个寄存器将先到达的数据累加之后进行缓存。当上游握手成功，将输入数据累加进寄存器；当累加完4个输入数据，且下游握手成功，将新的输入数据缓存进寄存器。注意，之所以这样设计，是为了不造成性能损失，而之前的累加结果，已经传给了下游。

需要计数器来计数接收到的数据数量，计数器在0-3之间循环。计数器初始值是0，每接收一个数据，计数器加1，当计数器再次循环到0时，表示已经接收到4个数据，可以输出累加结果。

对于ready_a输出信号的产生，如果下游ready_b拉高，表示下游可以接收模块输出数据，那么此时ready_a应拉高，即本模块可以接收上游数据；如果没有接收够4个数据，即valid_b未拉高，那么表示本模块仍可以接收上游数据此时ready_a应拉高。所以综上所述，ready_a信号的产生采用组合逻辑产生。

Verilog代码如下：

assign ready_a = !valid_b | ready_b;


always @(posedge clk or negedge rst_n ) begin

       if(!rst_n)

              data_cnt <= 'd0;

       else if(valid_a && ready_a)

              data_cnt <= (data_cnt == 2'd3) ? 'd0 : (data_cnt + 1'd1);

end

always @(posedge clk or negedge rst_n ) begin

       if(!rst_n)

              valid_b <= 'd0;

       else if(data_cnt == 2'd3 && valid_a && ready_a)

              valid_b <= 1'd1;

       else if(valid_b && ready_b)

              valid_b <= 1'd0;

end


always @(posedge clk or negedge rst_n ) begin

       if(!rst_n)

              data_out <= 'd0;

       else if(ready_b && valid_a && ready_a && (data_cnt == 2'd0))

              data_out <= data_in;

       else if(valid_a && ready_a)

              data_out <= data_out + data_in;

end

参考答案

`timescale 1ns/1ns

module valid_ready(
	input 				clk 		,   
	input 				rst_n		,
	input		[7:0]	data_in		,
	input				valid_a		,
	input	 			ready_b		,
 
 	output		 		ready_a		,
 	output	reg			valid_b		,
	output  reg [9:0] 	data_out
);
reg 	[1:0]		data_cnt;

assign ready_a = !valid_b | ready_b;

always @(posedge clk or negedge rst_n ) begin
	if(!rst_n) 
		data_cnt <= 'd0;
	else if(valid_a && ready_a)
		data_cnt <= (data_cnt == 2'd3) ? 'd0 : (data_cnt + 1'd1);
end
always @(posedge clk or negedge rst_n ) begin
	if(!rst_n) 
		valid_b <= 'd0;
	else if(data_cnt == 2'd3 && valid_a && ready_a)
		valid_b <= 1'd1;
	else if(valid_b && ready_b)
		valid_b <= 1'd0;
end

always @(posedge clk or negedge rst_n ) begin
	if(!rst_n) 
		data_out <= 'd0;
	else if(ready_b && valid_a && ready_a && (data_cnt == 2'd0))
		data_out <= data_in;
	else if(valid_a && ready_a)
		data_out <= data_out + data_in;
	
end


endmodule