九种移位寄存器原理与设计（循环（左、右、双向）移位寄存器、逻辑和算术移位寄存器、串并转换移位寄存器、线性反馈移位寄存器LFSR）

原创

Loudrs

修改于 2023-05-25 08:59:41

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修改于 2023-05-25 08:59:41

文章被收录于专栏：数字IC经典电路设计

数字IC经典电路设计

经典电路设计是数字IC设计里基础中的基础，盖大房子的第一部是打造结实可靠的地基，每一篇笔者都会分门别类给出设计原理、设计方法、verilog代码、Testbench、仿真波形。然而实际的数字IC设计过程中考虑的问题远多于此，通过本系列希望大家对数字IC中一些经典电路的设计有初步入门了解。能力有限，纰漏难免，欢迎大家交流指正。快速导航链接如下：

一、前言

什么是移位寄存器？

组成：由具有存储功能的触发器构成。另外，寄存器还应有执行数据接收和清除命令的控制电路，一般由门电路构成。功能：移位寄存器可寄存一组二值代码,N个触发器组成的寄存器可以存储一组N位的二值代码，一般用于将二进制数据从一个位置转移到另一个位置

移位寄存器有哪些分类呢？

按移位方向分类：①单向移位寄存器（包括左移、右移）②双向移位寄存器
按循环方式分类：①循环移位寄存器②非循环移位寄存器
按部位的不同分类：①逻辑移位寄存器②算术移位寄存器
按输入输出方式分类：①串入串出②串入并出③并入串出④并入并出

二、简单循环左移/右移/双向移位寄存器

2.1 简单循环左移/右移/双向移位寄存器

（1）右移移位寄存器

（2）左移移位寄存器

（3）双向移位寄存器

为便于扩展逻辑功能和增加使用的灵活性，在单向移位寄存器基础上，增加由门电路组成的控制电路，便可构成双向移位寄存器。目前，在定型生产的中规模移位寄存器集成电路上除了附加左、右移控制，一般还附有数据并行输入、保持、异步置零（复位）等功能。

一般双向移位寄存器逻辑图示例：

2.2 verilog代码

要求：设计一个四位循环移位寄存器，包括三种移位寄存器，分别是左移移位寄存器、右移移位寄存器、双向移位寄存器。

//三个四位宽的循环移位寄存器
//左移移位寄存器、右移移位寄存器、双向移位寄存器
module sr_simple #(
    parameter WIDTH = 4	//定义数据位宽
    )(
    input    clk,
    input    rst_n,
    input    [1:0]  model,		//双向移位寄存器输出模式选择
    input    [WIDTH - 1 : 0]    data_in,
    output   [WIDTH - 1 : 0]    data_left,	//左移移位寄存器输出
    output   [WIDTH - 1 : 0]    data_right,	//右移移位寄存器输出
    output   [WIDTH - 1 : 0]    data_bidi	//双向移位寄存器输出
    );

//定义双向移位寄存器三种状态——保持、左移、右移
parameter	keep        = 2'b00;
parameter	left_shift  = 2'b01;
parameter	right_shift = 2'b10;

//左移移位寄存器工作模块
//借助拼接符实现移位
reg [WIDTH - 1 : 0] data_left_r;	//中间寄存器
always@(posedge clk or negedge rst_n) begin
    if(!rst_n) begin
	    data_left_r <= data_in;
    end
    else begin
	    data_left_r <= {data_left_r[WIDTH - 2 : 0], data_left_r[WIDTH - 1]};
    end
end

//右移移位寄存器工作模块
//借助拼接符实现移位
reg [WIDTH - 1 : 0] data_right_r; //中间寄存器
always@(posedge clk or negedge rst_n) begin
    if(!rst_n) begin
	    data_right_r <= data_in;
    end
    else begin
	    data_right_r <= {data_right_r[0],data_right_r[WIDTH - 1 : 1]};
    end
end

//双向移位寄存器工作模块
//借助拼接符实现移位，case语句实现状态选择
reg [WIDTH - 1 : 0] data_bidi_r;	//中间寄存器
always@(posedge clk or negedge rst_n) begin
    if(!rst_n) begin
	    data_bidi_r <= data_in;
    end
    else begin
	    case(model)            
	        keep:	 	 data_bidi_r <= data_bidi_r;
	    	left_shift:	 data_bidi_r <= {data_bidi_r[WIDTH - 2 : 0], 			 data_bidi_r[WIDTH - 1]};   
	    	right_shift: data_bidi_r <= {data_bidi_r[0],data_bidi_r[WIDTH - 1 : 1]};
	    	default:	 data_bidi_r <= data_bidi_r;
        endcase
    end
end

//组合逻辑输出
assign data_left   = data_left_r;
assign data_right  = data_right_r;
assign data_bidi   = data_bidi_r;

endmodule

2.3 Testbench

`timescale 1ns/1ps	//仿真时间单位1ns 仿真时间精度1ps
module sr_simple_tb #(
    parameter WIDTH = 4	//定义数据位宽
    );

//信号申明
reg      clk;
reg      rst_n;
reg      [1:0]  model;
reg      [WIDTH - 1 : 0]    data_in;
wire     [WIDTH - 1 : 0]    data_left;
wire     [WIDTH - 1 : 0]    data_right;
wire     [WIDTH - 1 : 0]    data_bidi;

//模块实例化（将申明的信号连接起来即可）
sr_simple u_sr_simple(
    .clk		(clk),
    .rst_n		(rst_n),
    .model		(model),
    .data_in	(data_in),
    .data_left	(data_left),
    .data_right	(data_right),
    .data_bidi	(data_bidi)
    );

always #5 clk = ~clk;	//生成时钟信号

//调用系统命令——监视
initial begin
      $monitor ("rst_n = %b,  data_in = %b, data_left = %b, data_right = %b, model = %b,data_bidi = %b", 
       		rst_n, data_in, data_left, data_right,model,data_bidi);
end

//为输入数据赋值
initial begin
    clk   = 0;
    rst_n = 1;
    data_in   = 4'b1001;
    model 	  = 2'b00;
    #5  rst_n = 0;
    #5  rst_n = 1;
    #40 model = 2'b01;
    #40 model = 2'b00;
    #40 model = 2'b10;
    #100 $finsh;
end

endmodule

2.4 仿真结果

三、逻辑移位与算术移位寄存器

3.1 逻辑移位与算术移位寄存器

逻辑移位与算术移位寄存器均属于非循环移位寄存器；

逻辑移位：逻辑移位是指逻辑左移和逻辑右移，移出的空位都用0来补。

算术移位：算术移位就需要分有符号型值和无符号型值。对于无符号型值，算术移位等同于逻辑移位；而对于有符号型值，算术左移等同于逻辑左移，算术右移补的是符号位，正数补0，负数补1。

简而言之，两者的区别在于：逻辑移位不考虑符号位，左移和右移都只补零；算术移位考虑符号位，左移补零，右移补符号位。

对于二进制的数值来说右移n位等于原来的数值除以2的n次方 Tips：这种倍数关系只适用于右移后被舍弃的低位不含1的情况，否则每舍一次1则代表余数被舍去，保留整数部分。 比如10110100十进制是76（需要先将这个补码转换成原码之后再转换成十进制），右移两位后是11101101转成十进制是19恰好是76的4倍。但是101十进制是5，逻辑右移一位是010十进制是2，此时舍掉了余数1；

3.2 verilog代码

要求：设计一个四位非循环移位寄存器，可实现逻辑右边移和算术右移（逻辑左移和算术左移相同，此处不做展开）。

//四位宽非循环移位寄存器
//可实现逻辑右边移和算术右移
module sr_log_ari #(
    parameter	WIDTH = 4	//定义数据位宽
    )(
    input		 clk,
    input 		 rst_n, 
    input  [WIDTH - 1:0] data_in,
    output [WIDTH - 1:0] data_log,	//逻辑右移输出
    output [WIDTH - 1:0] data_ari	//算术右移输出
    ); 

//逻辑移位工作模块
reg [WIDTH -1:0] data_log_r;//中间寄存器
always@(posedge clk or posedge rst_n)begin
    if(!rst_n) begin
	    data_log_r <= data_in;
    end
    else begin
	    data_log_r <= {1'b0,data_log_r[WIDTH - 1:1]};
    end
end

//算术移位工作模块
reg [WIDTH -1:0] data_ari_r;//中间寄存器
always@(posedge clk or posedge rst_n)begin
    if(!rst_n) begin
	    data_ari_r <= data_in;
    end
    else if(!data_log_r[WIDTH - 1]) begin
	    data_ari_r <= {1'b0,data_ari_r[WIDTH - 1:1]};//最高位是“1”则补“1”
    end
    else begin
	    data_ari_r <= {1'b1,data_ari_r[WIDTH - 1:1]};//最高位是“0”则补“0”
    end
end

//组合逻辑输出
assign data_log = data_log_r;
assign data_ari = data_ari_r;

endmodule

3.3 Testbench

`timescale 1ns/1ps	//仿真时间单位1ns 仿真时间精度1ps
module sr_log_ari_tb #(
    parameter WIDTH = 4	//定义数据位宽
    );

///信号申明
reg      clk;
reg      rst_n;
reg      [WIDTH - 1 : 0]    data_in;
wire     [WIDTH - 1 : 0]    data_log;
wire     [WIDTH - 1 : 0]    data_ari;

//模块实例化（将申明的信号连接起来即可）
sr_log_ari u_sr_log_ari(
    .clk		(clk),
    .rst_n		(rst_n),
    .data_in	(data_in),
    .data_log	(data_log),
    .data_ari	(data_ari)
    );

always #5 clk = ~clk;//生成时钟信号

//调用系统命令——监视
initial begin
      $monitor ("rst_n = %b, data_in = %b, data_log = %b, data_ari = %b", 
       		rst_n, data_in, data_log, data_ari);
end

//为输入数据赋值
initial begin
    clk   = 0;
    rst_n = 1;
    data_in   = 4'b1001;
    #5  rst_n = 0;
    #5  rst_n = 1;
    #40;
    data_in   =4'b0110;
    #5  rst_n = 0;
    #5  rst_n = 1;
    #40 $finsh;
end

endmodule

3.4 仿真结果

四、串-并移位寄存器与并-串移位寄存器

数字电路中的串并转换主要设计思想来源于用面积换速度，对数据流进行管理。实现串并转换的主要方式有双口RAM，FIFO，移位寄存器等，对于数据量较大的一般使用双口RAM或者FIFO实现，数据量较小的使用移位寄存器实现。

根据存放数码的方式不同分为并行和串行两种：并行方式就是将寄存的数码从各对应的输入端同时输入到寄存器中；串行方式是将数码从一个输入端逐位输入到寄存器中。根据取出数码的方式不同也可分为并行和串行两种：并行方式就是要取出的数码从对应的各个输出端上同时出现；串行方式是被取出的数码在一个输出端逐位输出；

例如：需要传输的数据有32bit，用串行传输则需要32个时钟周期完成传输，如果用8位并行传输，则32bit数据只需要4个时钟周期就可以完成传输。

根据以上数据输入输出分类，此时有四种移位寄存器：①串入串出②串入并出③并入串出④并入并出。下文将重点对串-并和并串移位寄存器进行分析，并且给出相应verilog代码、Testbench和仿真。

转换可以采用两种方式实现 msb优先(Most Significant Bit):最高比特，即最高位优先 lsb优先(Least Significant Bit):最低比特，即最低位优先

在设计的时候主要包括以下两个模块

核心模块：对于移位寄存器法，每个时钟周期将1bit数据缓存在寄存器上，选择不同的转换优先方式数据缓存的方式不同。选择msb优先的情况下，数据将会从高位向低位依次缓存，相当于数据不断地右移，lsb优先则相反。对于计数器法，相比于移位寄存器逐次移位进行拼接，计数器法通过计数器将输入的数据直接缓存到对应的位次。
辅助模块：由于串并行数据输入输出的特性，输入的时钟周期与输出时钟周期是不同的。以8-1串并串入并出转换为例，每个时钟周期输入1bit数据，在8个时钟周期后数据全部并行输出。此时，有两种方法可以选择：一是借用使能信号，二是借用分频器。前者简单但是灵活性稍差，此处采用后者进行设计。此处详细设计可以参考数字分频器设计

4.1串-并移位寄存器

4.1.1串-并移位寄存器

串-并移位寄存器拥有多个存储单元，每个存储单元都可以存储一个二进制数位。当输入一串二进制数据时，时钟信号会依次将每个数据位移入到寄存器的最低位。当所有数据位都被移入后，就可以通过并行输出将数据同时输出到多个接收器上。

4.1.2 verilog代码

要求：实现一个串并转换器，每个时钟周期输入1bit数据，8个时钟周期后数据并行输出，分别采用MSB优先和LSB优先输出。

//1-8串并转换器
module sr_sipo #(
    parameter WIDTH = 8   
    )(
    input    clk,
    input    rst_n,
    input    din,
    output   reg [WIDTH - 1 : 0] dout_msb,//高位优先输出
    output   reg [WIDTH - 1 : 0] dout_lsb//低位优先输出
    );


//计数器实现的8分频模块（开始
//计数器
reg [3:0] cnt;
always @(posedge clk or negedge rst_n) begin
    if (!rst_n) begin		
        cnt <= 4'b0 ;
    end
    else if (cnt == 3) begin		
        cnt <= 4'b0 ;
    end
    else begin				
        cnt <= cnt + 1'b1 ;
    end
end

//信号翻转生成8分频信号
reg clk_div8_r;
always @(posedge clk or negedge rst_n) begin
    if (!rst_n) begin		
        clk_div8_r <= 1'b0;
    end
    else if (cnt == 3 ) begin		
        clk_div8_r <= ~clk_div8_r;
    end
end
    
assign clk_div8 = clk_div8_r;
//计数器的8分频模块（结束

//移位寄存器模块（开始
//输入先寄存一拍
reg din_r;
always @(posedge clk or negedge rst_n) 
    if(!rst_n) begin
	    din_r <= 1'b0;
    end
    else begin
	    din_r <= din;
    end
    
//最高位优先输出
reg [WIDTH - 1 : 0] dout_msb_r; 
always@(posedge clk or negedge rst_n) begin
    if(!rst_n) begin
	    dout_msb_r <= 0;
    end
    else begin
	    dout_msb_r <= {dout_msb_r[WIDTH - 2 :0],din_r};
    end
end

//最低位优先输出
reg [WIDTH - 1 : 0] dout_lsb_r;
always@(posedge clk or negedge rst_n) begin
    if(!rst_n) begin
	    dout_lsb_r <= 0;
    end
    else begin
	    dout_lsb_r <= {din_r,dout_lsb_r[WIDTH - 1 :1]};
    end
end
//移位寄存器模块（结束

//时序逻辑输出
always@(posedge clk_div8 or negedge rst_n) begin
    if(!rst_n) begin
        dout_msb <= 0;
        dout_lsb <= 0;
    end
    else begin
        dout_msb  <= dout_msb_r;
        dout_lsb  <= dout_lsb_r;
    end
end

endmodule

4.1.3 Testbench

`timescale 1ns/1ps	//仿真时间单位1ns 仿真时间精度1ps
module sr_sipo_tb #(
    parameter WIDTH = 8
    );

///信号申明
reg      clk;
reg      rst_n;
reg      din;
wire     [WIDTH - 1 : 0]    dout_msb;
wire     [WIDTH - 1 : 0]    dout_lsb;

//模块实例化（将申明的信号连接起来即可）
sr_sipo u_sr_sipo(
    .clk			(clk),
    .rst_n			(rst_n),
    .din			(din),
    .dout_msb		(dout_msb),
    .dout_lsb		(dout_lsb)
    );

always #5 clk = ~clk;	//生成时钟信号

//调用系统命令——监视
initial begin
      $monitor ("rst_n = %b, din = %b, dout_msb = %b, dout_lsb = %b", 
       		rst_n, din, dout_msb, dout_lsb);
end

//为输入数据赋值
initial begin
    clk   = 0;
    rst_n = 1;
    din   = 1'b0;
    #5  rst_n = 0;
    #5  rst_n = 1;
        din =1'b1;
    #10 din =1'b0;
    #10 din =1'b1;
    #10 din =1'b0;
    #10 din =1'b1;
    #10 din =1'b0;
    #10 din =1'b0;
    #10 din =1'b1;
    #10 din =1'b1;
    #200 $finsh;
end

endmodule

4.1.4 仿真结果

4.2并-串移位寄存器

4.2.1并-串移位寄存器

并转串电路主要由时钟（clk）、复位信号（rst_n）、并行输入信号、串行输出信号和使能信号组成。使能信号表示开始执行并转串操作，由于并转串是移位操作，先将八位数据暂存于一个八位寄存器器中，然后左移输出到一位输出端口，通过一个“移位”来实现，当一次并转串完成后，需要重新载入待转换的并行数据时，使能信号要再起来一次。

4.2.2 verilog代码

要求：实现一个并串转换器，每个时钟周期输出1bit数据，8个时钟周期后数据全部输出，分别采用MSB优先和LSB优先输出。

//8-1串并转换器
module sr_piso #(
    parameter WIDTH = 8   
    )(
    input    clk,
    input    rst_n,
    input    [WIDTH - 1 : 0] din,
    output   up_edge,
    output   dout_msb,//高位优先输出
    output   dout_lsb//低位优先输出
    );


//计数器实现的8分频模块（开始
//计数器
reg [3:0] cnt;
always @(posedge clk or negedge rst_n) begin
    if (!rst_n) begin		
        cnt <= 4'b0 ;
    end
    else if (cnt == 3) begin		
        cnt <= 4'b0 ;
    end
    else begin				
        cnt <= cnt + 1'b1 ;
    end
end

//信号翻转生成8分频信号
reg clk_div8_r;
always @(posedge clk or negedge rst_n) begin
    if (!rst_n) begin		
        clk_div8_r <= 1'b0;
    end
    else if (cnt == 3 ) begin		
        clk_div8_r <= ~clk_div8_r;
    end
end

//8分频信号上升沿检测——先寄存一拍
reg clk_div8;
always@(posedge clk or negedge rst_n) begin
    if(!rst_n) begin
	    clk_div8 <= 1'b0;
    end
    else begin
	    clk_div8<= clk_div8_r;
    end
end

assign up_edge   = !clk_div8 & clk_div8_r;//8分频信号上升沿检测——逻辑运算输出
//计数器的8分频模块（结束


//移位寄存器模块（开始
//输入先寄存一拍
reg [WIDTH - 1 : 0] din_r;
always @(posedge clk_div8 or negedge rst_n) 
    if(!rst_n) begin
	    din_r <= 0;
    end
    else begin
	    din_r <= din;
    end

//最高位优先输出
reg [WIDTH - 1 : 0] dout_msb_r; 
always@(posedge clk or negedge rst_n) begin
    if(!rst_n) begin
	    dout_msb_r <= 0;
    end
    else if(up_edge) begin
	    dout_msb_r <= din_r;
    end
    else begin
	    dout_msb_r <= {dout_msb_r[WIDTH - 2 :0],1'b0};
    end
end

//最低位优先输出
reg [WIDTH - 1 : 0] dout_lsb_r;
always@(posedge clk or negedge rst_n) begin
    if(!rst_n) begin
	   dout_lsb_r <= 0;
    end
    else if(up_edge) begin
	     dout_lsb_r <= din_r;
    end
    else begin
	    dout_lsb_r <= {1'b0,dout_lsb_r[WIDTH - 1 :1]};
    end
end
//移位寄存器模块（结束

//组合逻辑输出
assign dout_msb  = dout_msb_r[WIDTH - 1];
assign dout_lsb  = dout_lsb_r[0];
 
endmodule

4.2.3 Testbench

`timescale 1ns/1ps	//仿真时间单位1ns 仿真时间精度1ps
module sr_piso_tb #(
    parameter WIDTH = 8
    );

//信号申明
reg      clk;
reg      rst_n;
reg      [WIDTH - 1 : 0]din;
wire     dout_msb;
wire     dout_lsb;

//模块实例化（将申明的信号连接起来即可）
sr_piso u_sr_piso(
    .clk		(clk),
    .rst_n		(rst_n),
    .din		(din),
    .dout_msb		(dout_msb),
    .dout_lsb		(dout_lsb)
    );

always #5 clk = ~clk;	//生成时钟信号

//调用系统命令——监视
initial begin
      $monitor ("rst_n = %b, din = %b, dout_msb = %b, dout_lsb = %b", 
       		rst_n, din, dout_msb, dout_lsb);
end

//为输入数据赋值
initial begin
    clk   = 0;
    rst_n = 1;
    din   = 8'b0;
    #5  rst_n = 0;
    #5  rst_n = 1;
        din =8'b10011010;
    #100 din =8'b10101010;
    #100 din =8'b11111111;
    #200 $finsh;
end

endmodule

4.2.4 仿真结果

五、线性反馈移位寄存器LFSR

此处更详细可以参考线性反馈移位寄存器LFSR（斐波那契LFSR（多到一型）和伽罗瓦LFSR（一到多型）|verilog代码|Testbench|仿真结果）

5.1 斐波那契LFSR

5.1.1 斐波那契LFSR

斐波那契LFSR为多到一型LFSR，即多个触发器的输出经过异或逻辑来驱动一个触发器的输入。反馈多项式为 f(x)=x^3 + x^2 +1 ，即x_1 的输入为x_3 和x_2 的输出异或后的结果，电路图如下所示：

输出序列的顺序为：111-110-100-001-010-101-011-111

5.1.2 verilog代码

//三级斐波那契LFSR设计
//反馈多项式为 f(x)=x^3 + x^2 +1
module lfsr_fibonacci(
    input	     	 clk,
    input	     	 rst_n,
    output reg [2:0] q
    );

//时序逻辑LFSR移位模块
always @(posedge clk or rst_n) begin
    if (!rst_n) begin
        q <= 3'b111;	//种子值为111
    end
    else begin
        q <= {q[1],q[0],q[1]^q[2]};	//根据三级斐波那契LFSR电路拼接输出
    end
end

endmodule

5.1.3 Testbench

`timescale 1ns/1ps	//仿真时间单位1ns 仿真时间精度1ps
module lfsr_fibonacci_tb();

//信号申明
reg				clk;
reg				rst_n;
wire   [2:0]    q;

//模块实例化（将申明的信号连接起来即可）
lfsr_fibonacci u_lfsr_fibonacci(
    .clk	(clk), 
    .rst_n	(rst_n), 
    .q		(q)
    );

always #5 clk = ~clk;	//生成时钟信号

//为输入数据赋值
initial begin
    clk        = 1;
    rst_n      = 1;
    #5  rst_n  = 0;
    #5  rst_n  = 1;
    #1000
    $stop;
end

endmodule

5.1.4 仿真结果

5.2 伽罗瓦LFSR

5.2.1 伽罗瓦LFSR

伽罗瓦LFSR为一到多型LFSR，即一个触发器的输出经过异或逻辑来驱动多个触发器的输入。对于同样的反馈多项式x^3+x^2+1 而言：触发器x_1 的输入通常来源于触发器x_2 的输出，x_3 （最高项）的输入通常来自于x_1 的输出，此多项式中剩余触发器的输入是x_1 的输出与前级输出异或的结果，x_2 的输入由x_1 的输出与x_3 的输出通过异或运算得到。其电路图如下所示：

输出序列的顺序为：111-101-100-010-001-110-011-111

5.2.2 verilog代码

//三级伽罗瓦LFSR设计
//反馈多项式为 f(x)=x^3 + x^2 +1
module lfsr_galois(
    input	     	 clk,
    input	     	 rst_n,
    output reg [2:0] q
    );

//时序逻辑LFSR移位模块
always @(posedge clk or rst_n) begin
    if (!rst_n) begin
        q <= 3'b111;	//种子值为111
    end
    else begin
        q <= {q[0],q[2]^q[0],q[1]};		//根据三级伽罗瓦LFSR电路拼接输出
    end
end

endmodule

5.2.3 Testbench

`timescale 1ns/1ps		//仿真时间单位1ns 仿真时间精度1ps
module lfsr_galois_tb();

//信号申明
reg		clk;
reg		rst_n;
wire   [2:0]    q;

//模块实例化（将申明的信号连接起来即可）
lfsr_galois u_lfsr_galois(
    .clk	(clk), 
    .rst_n	(rst_n), 
    .q		(q)
    );

always #5 clk = ~clk;	//时钟信号生成

//为输入数据赋值
initial begin
    clk        = 1;
    rst_n      = 1;
    #5  rst_n  = 0;
    #5  rst_n  = 1;
    #1000
    $stop;
end

endmodule

5.2.4 仿真结果

六、总结

简单循环左移/右移/双向移位寄存器：设计简单，主要通过verilog语法中的拼接运算符“{}”完成，双向移位寄存器的设计在左、右移位寄存器的基础上通过case语句（if也行、三目运算符亦可），整体设计偏简单，可应用在序列检测器与序列发生器中。
逻辑移位与算术移位寄存器：最重要的是弄清楚逻辑移位与算术移位的原理、逻辑移位与算术移位的区别（左移一致，仅右移有区别），在此基础上根据上一个简单移位寄存器进行设计。 Tips：逻辑移位与算术移位寄存器是非循环移位寄存器，拼接的时候采用“0”“1”拼接。
串-并移位寄存器与并-串移位寄存器：此处需要强调一点，就是在设计的串并转换时一定要考虑串并数据的时钟周。所以设计时包含以下几个模块：数字分频器和移位寄存器（数字分频器参考数字分频。初此以外，在设计并行的时候还引入了8分频的上升沿检测（当时在这卡壳了很久，或许还有其他更好地方法）。
线性反馈移位寄存器LFSR：简易的LFSR包括种子可抽头的设计，种子通过赋初值实现，抽头设计只要通过拼接运算符和XOR实现。此处更详细可以参考线性反馈移位寄存器LFSR（斐波那契LFSR（多到一型）和伽罗瓦LFSR（一到多型）|verilog代码|Testbench|仿真结果）LFSR广泛应用于伪随机数生成、伪噪声序列生成、计数器、数据的加密和CRC校验、扰码器/解码器、信号生成和测试等领域，是一种非常有用的数字电路设计技术。

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