时间:2024.12.22
Hadd
代码
法一:
module top_module(
input a, b,
output cout, sum );
assign {cout,sum}=a+b;
endmodule
法二:
运行结果
Fadd
代码
法一:
module top_module(
input a, b, cin,
output cout, sum );
assign {cout,sum}=a+b+cin;
endmodule
法二:
运行结果
Adder3
代码
module top_module(
input [2:0] a, b,
input cin,
output [2:0] cout,
output [2:0] sum );
always@(*)begin
integer i;
for(i=0;i<3;i=i+1)begin
if(i==0)begin
{cout[i],sum[i]}=a[i]+b[i]+cin;
end else begin
{cout[i],sum[i]}=a[i]+b[i]+cout[i-1];
end
end
end
endmodule
代码功能概述
这段 Verilog 代码实现了一个简单的 3 位宽的加法器功能,能够对两个 3 位输入信号 a
和 b
进行加法运算,同时考虑了低位向高位的进位输入 cin
,并输出相应的 3 位和 sum
以及每一位产生的进位 cout
。
具体实现思路
-
循环结构及目的:
使用for
循环来逐位处理加法运算,循环变量i
从 0 递增到 2(因为输入是 3 位宽,索引为 0 到 2),通过循环依次处理每一位的加法操作,以此模拟按位加法的过程,就像手动从最低位开始逐位计算加法并传递进位一样。 -
最低位(
i == 0
时)的处理:
当i
等于 0 时,也就是处理最低位的加法。此时将输入a
的最低位a[0]
、b
的最低位b[0]
以及进位输入cin
这三个数相加。使用了拼接操作符{}
将相加产生的进位和本位的和拼接起来,然后赋值给{cout[0], sum[0]}
,这样就同时得到了最低位的和以及向次低位的进位情况。 -
其他位(
i > 0
时)的处理:
对于除最低位之外的其他位(i
从 1 到 2),其加法运算要考虑来自低位的进位。具体来说,每一位的加法是将a
的对应位a[i]
、b
的对应位b[i]
以及来自低位的进位cout[i - 1]
相加,同样使用拼接操作符{}
将产生的进位和本位的和赋值给{cout[i], sum[i]}
,以此实现考虑进位的逐位加法运算,直到最高位处理完成,最终得到完整的 3 位加法结果(sum
)以及每一位向更高位的进位情况(cout
)。 -
敏感列表与
always
块:
代码使用always @(*)
语句,意味着只要always
块内涉及的输入信号(这里是a
、b
、cin
)发生变化,就会触发该always
块内的逻辑重新执行,进而根据新的输入值实时更新输出的sum
和cout
的值,以保证输出结果能随着输入的改变而正确更新。
总的来说,这段代码通过逐位计算带进位的加法操作,实现了一个简单的多位加法器功能,结构清晰地模拟了手动计算加法时从低位到高位依次运算并传递进位的过程。不过这段代码仅是一种基础的功能实现示例,实际应用中可能还需要考虑更多如时序、复位等方面的设计因素
运行结果
Exams/m2014 q4j
代码
module top_module (
input [3:0] x,
input [3:0] y,
output [4:0] sum);
wire [3:0]cout;
fa fa_inst[3:0](
.a(x),
.b(y),
.cin({cout[2:0],1'b0}),
.cout(cout[3:0]),
.sum(sum[3:0]));
assign sum[4]=cout[3];
endmodule
module fa(
input a,b,cin,
output cout,sum);
assign{cout,sum}=a+b+cin;
endmodule
整体功能概述
这段代码实现了一个 4 位二进制数的加法器功能,能够对两个 4 位输入信号 x
和 y
进行加法运算,并输出一个 5 位的结果 sum
,以完整表示加法运算可能产生的进位情况。整体采用了模块化的设计方式,将一位全加器的功能封装成 fa
模块,然后利用多个一位全加器实例来构建 4 位加法器。
顶层模块(top_module
)思路分析
-
信号定义:
在top_module
中,首先定义了一个 4 位的中间连线信号cout
,用于连接各个一位全加器之间传递进位信号,还定义了输入信号x
(4 位)、y
(4 位)以及输出信号sum
(5 位),其中sum
的最高位用于表示最终的进位输出。 -
实例化一位全加器模块:
通过fa fa_inst[3:0]
语句实例化了 4 个fa
模块,构成一个 4 位的加法器阵列。这里使用数组形式的实例化方式,方便对多个结构相同的一位全加器进行管理和连接。 -
连接输入输出信号到全加器实例:
对于每个fa
实例,将输入信号x
和y
整体连接到其对应的a
和b
端口,表示参与加法运算的两个操作数。而对于进位输入cin
,采用了一种巧妙的连接方式,通过将cout
的低 3 位cout[2:0]
拼接上一个 0(即{cout[2:0], 1'b0}
)来为最低位全加器提供初始进位输入为 0,同时对于后续位的全加器来说,能正确接收来自低位全加器产生的进位信号。各个全加器产生的进位输出则连接到cout
信号对应的位(cout[3:0]
),这样就构建起了进位在各个全加器之间依次传递的链路。 -
处理最终进位输出:
使用assign sum[4] = cout[3];
语句将最高位全加器产生的进位(即cout
的最高位cout[3]
)赋值给输出结果sum
的最高位,以此完整地表示出 4 位加法运算最终可能产生的进位情况,使得输出sum
能够正确反映x
和y
相加的完整结果。
一位全加器模块(fa
)思路分析
- 功能实现:
在fa
模块中,定义了三个输入端口a
、b
、cin
,分别代表参与加法运算的两个本位数字以及来自低位的进位,还有两个输出端口cout
和sum
,分别用于输出向高位的进位以及本位的和。其核心功能通过assign {cout, sum} = a + b + cin;
语句实现,利用拼接操作符{}
将a
、b
、cin
三个数相加产生的进位和本位的和分别赋值给cout
和sum
,简洁地实现了一位全加器的逻辑,即完成本位相加以及向高位进位的功能。
总体而言,这段代码通过模块化设计,清晰地实现了一个 4 位加法器,将复杂的多位加法功能分解为多个简单的一位全加器功能的组合,易于理解、维护以及扩展,是一种较为典型的利用模块复用构建数字电路功能的实现方式。
运行结果
Kmap1
代码
module top_module(
input a,
input b,
input c,
output out );
assign out=a|b|c?1'b1:1'b0;
endmodule
运行结果
Kmap2
代码
module top_module(
input a,
input b,
input c,
input d,
output out );
/*//方法一:圈1
assign out=~b&~c | ~a&~d | a&c&d | b&c&d;*/
//方法二:圈0
assign out=(~a|~c|d) & (~a|~b|c) & (~b|~d|c) & (a|b|~c|~d);
endmodule
运行结果
Dff
代码
module top_module (
input clk, // Clocks are used in sequential circuits
input d,
output reg q );//
// Use a clocked always block
// copy d to q at every positive edge of clk
// Clocked always blocks should use non-blocking assignments
always@(posedge clk)
q=d;
endmodule
module top_module (
input clk, // Clocks are used in sequential circuits
input d,
output reg q );//
// Use a clocked always block
// copy d to q at every positive edge of clk
// Clocked always blocks should use non-blocking assignments
always@(posedge clk)
q<=d;
endmodule
运行结果
Dff8
代码
module top_module (
input clk,
input [7:0] d,
output [7:0] q
);
always@(posedge clk)
q<=d;
endmodule
运行结果
Dff8r
代码
module top_module (
input clk,
input reset, // Synchronous reset
input [7:0] d,
output [7:0] q
);
always@(posedge clk)
begin
if(reset) q<=8'b0;
else q<=d;
end
endmodule
module top_module (
input wire clk,
input wire reset,
input wire[7:0] d,
output reg[7:0] q
);
always@(posedge clk)begin
q<=reset==1?1'b0:d;
end
endmodule
运行结果
注:同步复位(synchronous reset):复位信号不作为敏感列表always@(posedge clk)
;异步复位(asynchronous reset):复位信号作为敏感列表always@(posedge clk or posedge reset)
。
Dff8p
代码
module top_module (
input clk,
input reset,
input [7:0] d,
output [7:0] q
);
always@(negedge clk)
begin
if(reset) q<=8'h34;
else q<=d;
end
endmodule