一、题目

根据指示信号select的不同，对输入信号a,b实现不同的运算。输入信号a,b为8bit有符号数，当select信号为0，输出a；当select信号为1，输出b；当select信号为2，输出a+b；当select信号为3，输出a-b.

接口信号图如下：

输入描述：

clk：系统时钟

rst_n：复位信号，低电平有效

a,b：8bit位宽的有符号数

select：2bit位宽的无符号数

输出描述：

c：9bit位宽的有符号数

二、思路

select信号共有4种不同的取值，需要声明为2比特无符号数据。输入信号和输出信号为有符号数，输出信号可能是输入信号的和，所以需要拓展一位，防止溢出。

可以使用if else语句，但是有四种情况显得特别冗余，所以改用case语句。

在复位信号有效时，输出置为0，否则根据指示信号select的不同取值，对数据做不同的运算。另外，对于case语句的使用，保持良好的代码风格，需要添加default情况，防止select出现以上列举的取值之外的数值，导致电路中出现不必要的锁存器。另一方面，当每个取值情况下执行的代码超过一句，需要使用begin…end包含，如果只有一句，则可以省略begin…end。

三、设计文件

`timescale 1ns/1ns
module data_select(
    input clk,
    input rst_n,
    input signed[7:0]a,
    input signed[7:0]b,
    input [1:0]select,
    output reg signed [8:0]c
);

always@(posedge clk or negedge rst_n)
if (rst_n == 0)
c <= 9'b0;
else  begin
    case (select)
    2'b00: c<=a;
    2'b01: c<=b;
    2'b10: c<=a+b;
    2'b11: c<=a-b;
    default c<= 9'b0;
    endcase
end


endmodule

四、补充总结

1、因为输入输出都已经直接定义了signed有符号数类型，所以直接相加、相减也没有问题，不会出现运算错误。

有符号数+有符号数=有符号数

这其中，如果加数中有无符号数，那么就会按照无符号运算。

如果表达式中有一个无符号数，则所有的操作数都会被强行转换为无符号数；

即：有符号A +无符号B时，会将补码表示的有符号A当成无符号数A1，，再计算A1+B，这样得到的结果就是错的了。

解决方法：

涉及到有符号数运算时，和有符号相关的输入、输出、中间变量均定义成signed有符号数，这样全部遵循有符号数运算规则