|
作者：小墨同學 上次看了一下關于乘法器的Verilog代碼，有幾個地方一直很迷惑，相信很多初學者看這段代碼一定跟我當初一樣，看得一頭霧水，在網上也有一些網友提問，說這段代碼不好理解，今天小墨同學就和大家一起來看一下這段代碼，我會親自在草稿紙上演算，盡量把過程寫的詳細些，讓更多的人了解乘法器的設計思路。 下面是一段16位乘法器的代碼，大家可以先瀏覽一下，之后我再做詳細解釋 module mux16( clk,rst_n, start,ain,bin,yout,done ); input clk; //芯片的時鐘信號。 input rst_n; //低電平復位、清零信號。定義為0表示芯片復位；定義為1表示復位信號無效。 input start; //芯片使能信號。定義為0表示信號無效；定義為1表示芯片讀入輸入管腳得乘數和被乘數，并將乘積復位清零。 input[15:0] ain; //輸入a（被乘數），其數據位寬為16bit. input[15:0] bin; //輸入b（乘數），其數據位寬為16bit. output[31:0] yout; //乘積輸出，其數據位寬為32bit. output done; //芯片輸出標志信號。定義為1表示乘法運算完成. reg[15:0] areg; //乘數a寄存器 reg[15:0] breg; //乘數b寄存器 reg[31:0] yout_r; //乘積寄存器 reg done_r; reg[4:0] i; //移位次數寄存器 //------------------------------------------------ //數據位控制 always @(posedge clk or negedge rst_n) if(!rst_n) i <= 5'd0; else if(start && i < 5'd17) i <= i+1'b1; else if(!start) i <= 5'd0; //------------------------------------------------ //乘法運算完成標志信號產生 always @(posedge clk or negedge rst_n) if(!rst_n) done_r <= 1'b0; else if(i == 5'd16) done_r <= 1'b1; //乘法運算完成標志 else if(i == 5'd17) done_r <= 1'b0; //標志位撤銷 assign done = done_r; //------------------------------------------------ //專用寄存器進行移位累加運算 always @(posedge clk or negedge rst_n) begin if(!rst_n) begin areg <= 16'h0000; breg <= 16'h0000; yout_r <= 32'h00000000; end else if(start) begin //啟動運算 if(i == 5'd0) begin //鎖存乘數、被乘數 areg <= ain; breg <= bin; end else if(i > 5'd0 && i < 5'd16) begin if(areg[i-1]) yout_r = {1'b0,yout[30:15]+breg,yout_r[14:1]}; //累加并移位 else yout_r <= yout_r>>1; //移位不累加 end else if(i == 5'd16 && areg[15]) yout_r[31:16] <= yout_r[31:16]+breg; //累加不移位 end end assign yout = yout_r; endmodule 下面是小墨同學對這段代碼的理解 要理解這段代碼，首先要弄明白幾個點。 1、我們通常寫的十進制的乘法豎式，同樣適用于二進制。下面我們就以這個算式為例：1011 x 0111 =0100_1101。 2、兩個16位的數相乘，結果是32位的，沒有32位要在高位補零。 3、計算兩個16位的數相乘需要移位15次。例如： 1 0 1 1 x 0 1 1 1 ---------------------------------------- 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 0 0 0 0 ------------------------------------------- 1 0 0 1 1 0 1 前三次計算是移位的，最后一次沒有移位 4、兩個16位的數相加，結果是17位的，不夠17位最高位補零。 例如語句yout[30:15]+breg，結果是17位的。 知道了這些，我們就開始看代碼了 1、接口部分注釋寫的很清楚，這里就不提了 2、數據位控制部分 always @(posedge clk or negedge rst_n) if(!rst_n) i <= 5'd0; else if(start && i < 5'd17) i <= i+1'b1; else if(!start) i <= 5'd0; 當start為1時，芯片讀入兩個數，此時開始計數，計數16次，乘法運算開始 3、乘法運算完成標志信號產生 always @(posedge clk or negedge rst_n) if(!rst_n) done_r <= 1'b0; else if(i == 5'd16) done_r <= 1'b1; //乘法運算完成標志 else if(i == 5'd17) done_r <= 1'b0; //標志位撤銷 assign done = done_r; 這部分也很好理解 4、專用寄存器進行移位累加運算 這里為了簡單，就用15到18位代替15到30位 
以上部分是最主要的計算部分，其他地方相對來說還比較簡單，例如當乘數某一位為0時，不用累加，直接右移，當i計數到16時，此時就不用再移位了，可以直接用位數表示，直接累加即可。 下面是仿真圖
|
