verilog 实现加法器
半加器
如果不考虑来自低位的进位将两个1二进制数相加,称为半加。
实现半加运算的逻辑电路称为半加器。
真值表
>> 逻辑表达式和
\begin{align}\notag
s = a{b}' + {a}'b
\end{align}
>> 逻辑表达式进位输出
\begin{align}\notag
co = ab
\end{align}
verilog code
module halfadder(
output s, //sum
output co, //carry
input a,
input b
);
assign s = a ^ b;
assign co = a & b;
//assign {co,s} = a + b;
endmodule
testbench
module halfadder_tb;
wire s;
wire co;
reg a;
reg b;
initial
begin
a = 0;
b = 0;
#10 a = 0 ;b = 0;
#10 a = 0 ;b = 1;
#10 a = 1 ;b = 0;
#10 a = 1 ;b = 1;
#10 $finish;
end
initial begin
$fsdbDumpfile("test.fsdb");
$fsdbDumpvars();
end
halfadder u_halfadder(
.s(s),
.co(co),
.a(a),
.b(b)
);
endmodule
全加器
在将两位多位二进制数相加时,除了最低位以外,每位都应该考虑来自低位的进位,即将两个对应位的加数和来自低位的进位3个数相加。这种运算称为全加,所用的电路称为全加器。
真值表
逻辑表达式和
\begin{align}\notag
s = {({a}'{b}'{ci}' + a{b}'ci + {a}'bci + ab{ci}'})'
\end{align}
>> 逻辑表达式进位输出
\begin{align}\notag
co = {({a}'{b}' + {b}'{ci}' + {a}'{ci}')}'
\end{align}
verilog code
module fulladder(
output s, //sum
output co, //carry to high bit
input a,
input b,
input ci //carry from low bit
);
//RTL level
assign s = ~((~a&~b&~ci)||(a&~b&ci)||(~a&b&ci)||(a&b&~ci));
assign co = ~((~a&~b)||(~b&~ci)||(~a&~ci));
//assign {co,s} = a + b + ci;
endmodule
testbench
module fulladder_tb;
wire s;
wire co;
reg a;
reg b;
reg ci;
initial
begin
ci = 0; a = 0 ;b = 0;
#10 ci = 0; a = 0 ;b = 1;
#10 ci = 0; a = 1 ;b = 0;
#10 ci = 0; a = 1 ;b = 1;
#10 ci = 1; a = 0 ;b = 0;
#10 ci = 1; a = 0 ;b = 1;
#10 ci = 1; a = 1 ;b = 0;
#10 ci = 1; a = 1 ;b = 1;
#10 $finish;
end
initial begin
$fsdbDumpfile("test.fsdb");
$fsdbDumpvars();
end
fulladder u_fulladder(
.s(s),
.co(co),
.a(a),
.b(b),
.ci(ci)
);
endmodule
多位加法器
串行进位加法器
依次将低位全加器的进位输出co接到全加器的进位输入端ci,就可以构成多位加法器。
显然,每一位的相加结果都必须等到低一位的进位产生才能建立起来,因此,这种结构的电路称为串行进位加法器(或称为行波进位加法器)。
verilog code (fulladder为上面所述的全加器)
module serialadder(
output [3:0] s,
output co,
input [3:0] a,
input [3:0] b,
input ci
);
wire [3:0] co_tmp;
fulladder u_add0(
.s(s[0]), //sum
.co(co_tmp[0]), //carry to high bit
.a(a[0]),
.b(b[0]),
.ci(ci) //carry from low bit
);
fulladder u_add1(
.s(s[1]), //sum
.co(co_tmp[1]), //carry to high bit
.a(a[1]),
.b(b[1]),
.ci(co_tmp[0]) //carry from low bit
);
fulladder u_add2(
.s(s[2]), //sum
.co(co_tmp[2]), //carry to high bit
.a(a[2]),
.b(b[2]),
.ci(co_tmp[1]) //carry from low bit
);
fulladder u_add3(
.s(s[3]), //sum
.co(co_tmp[3]), //carry to high bit
.a(a[3]),
.b(b[3]),
.ci(co_tmp[2]) //carry from low bit
);
assign co = co_tmp[3];
endmodule
testbench
module serialadder_tb;
wire [3:0] s;
wire co;
reg [3:0] a;
reg [3:0] b;
reg ci;
initial
begin
a = 4'b0000; b = 4'b0000; ci = 0;
#10 a = 4'b1111; b = 4'b1111; ci = 0;
#10 a = 4'b1100; b = 4'b1001; ci = 0;
#10 a = 4'b0111; b = 4'b0110; ci = 0;
#10 a = 4'b0101; b = 4'b0101; ci = 1;
#10 a = 4'b1110; b = 4'b1001; ci = 1;
#10 a = 4'b0010; b = 4'b0110; ci = 1;
#10 a = 4'b0110; b = 4'b1100; ci = 1;
#10 $finish;
end
initial begin
$fsdbDumpfile("test.fsdb");
$fsdbDumpvars();
end
serialadder u_serialadder(
.s(s),
.co(co),
.a(a),
.b(b),
.ci(ci)
);
endmodule
超前进位加法器
超前进位信号的产生原理
- ab = 1 --> co = 1
- a + b = 1,且ci = 1 --> co =1
两位多位数中第i位相加产生的进位输出co(i)可以表示位
\begin{align}\notag
co_{i} = a_{i}b_{i} + (a_{i} + b_{i})(ci_{i})
\end{align}
>> 从全加器的真值表写出第i位和s(i)的逻辑式:
\begin{align}\notag
s_{i} = a_{i}{b_{i}}'{ci_{i}}' + {a_{i}}'b_{i}{ci_{i}}' + {a_{i}}'{b_{i}}'ci_{i} + (a_{i} + b_{i})ci_{i}
\end{align}
>> 上式变换位异或函数位:
\begin{align}\notag
s_{i} = a_{i} \oplus b_{i} \oplus ci_{i}
\end{align}
verilog code
module carry_look_aheadadder(
output [3:0] s,
output co,
input [3:0] a,
input [3:0] b,
input ci
);
wire [3:0] co_tmp;
wire [3:0] cin;
assign cin[3:0] = {co_tmp[2:0],ci};
//计算中间进位
assign co_tmp[0] = a[0]&b[0] || (a[0] || b[0])&(cin[0]);
assign co_tmp[1] = a[1]&b[1] || (a[1] || b[1])&(cin[1]);
assign co_tmp[2] = a[2]&b[2] || (a[2] || b[2])&(cin[2]);
assign co_tmp[3] = a[3]&b[3] || (a[3] || b[3])&(cin[3]);
//计算和
assign s[0] = a[0] ^ b[0] ^ cin[0];
assign s[1] = a[1] ^ b[1] ^ cin[1];
assign s[2] = a[2] ^ b[2] ^ cin[2];
assign s[3] = a[3] ^ b[3] ^ cin[3];
assign co = co_tmp[3];
endmodule
testbench
module carry_look_aheadadder_tb;
wire [3:0] s;
wire co;
reg [3:0] a;
reg [3:0] b;
reg ci;
initial
begin
a = 4'b0000; b = 4'b0000; ci = 0;
#10 a = 4'b1111; b = 4'b1111; ci = 0;
#10 a = 4'b1100; b = 4'b1001; ci = 0;
#10 a = 4'b0111; b = 4'b0110; ci = 0;
#10 a = 4'b0101; b = 4'b0101; ci = 1;
#10 a = 4'b1110; b = 4'b1001; ci = 1;
#10 a = 4'b0010; b = 4'b0110; ci = 1;
#10 a = 4'b0110; b = 4'b1100; ci = 1;
#10 $finish;
end
initial begin
$fsdbDumpfile("test.fsdb");
$fsdbDumpvars();
end
carry_look_aheadadder u_carry_look_aheadadder(
.s(s),
.co(co),
.a(a),
.b(b),
.ci(ci)
);
endmodule
参考资料
[1] 数字电子技术基础(第五版) 阎石主编
verilog 实现加法器的更多相关文章
- verilog流水线加法器
四位加法器 两级加法实现 verilog code module pipeliningadder( output reg [3:0] s, output reg co, input [3:0] a, ...
- 【FPGA学习】Verilog之加法器
在fpga工程应用设计中,随处可见加法器,乘法器等等.现在将一些常用模块和心得体会先记录下来,以便日后使用. 一位半加器: module halfadder(cout,sum,a,b); output ...
- verilog设计加法器
概述 本文利用了硬件行为描述.数据流描述.结构描述三种方法分别写了几个加法器 一位半加法器 即两个一位的二进制数相加,得到其正常相加的结果的最后一位. 仿真波形图 硬件行为描述 设计文件 123456 ...
- 剑指Offer - 九度1507 - 不用加减乘除做加法
剑指Offer - 九度1507 - 不用加减乘除做加法2013-11-29 20:00 题目描述: 写一个函数,求两个整数之和,要求在函数体内不得使用+.-.*./四则运算符号. 输入: 输入可能包 ...
- Verilog 加法器和减法器(8)-串行加法器
如果对速度要求不高,我们也可以使用串行加法器.下面通过状态机来实现串行加法器的功能. 设A=an-1an-2-a0, B=bn-1bn-2-b0,是要相加的两个无符号数,相加的和为:sum=sn-1s ...
- Verilog 加法器和减法器(4)
类似于行波进位加法器,用串联的方法也能够实现多位二进制数的减法操作. 比如下图是4位二进制减法逻辑电路图. 8位二进制减法的verilog代码如下: module subn(x, y, d,cin) ...
- 第一个Verilog程序:通用加法器
Verilog作为一门硬件描述语言,快速掌握它的方法就是不断的练习,反复动手实践,通过例子掌握隐藏在语句背后的硬件电路.下面是第一个需要学习的Verilog例子: )( :] a, :] b, inp ...
- 多路选择器,加法器原理及verilog实现
1.数据选择器是指经过选择,把多个通道的数据传到唯一的公共数据通道上.实现数据选择功能的逻辑电路称为数据选择器,它的作用相当于多个输入的单刀多掷开关.本例程以四选一数据选择器(电平触发)为例. 四选一 ...
- Verilog 加法器和减法器(7)
在计算机中浮点数 表示通常采用IEEE754规定的格式,具体参考以下文章. https://www.cnblogs.com/mikewolf2002/p/10095995.html 下面我们在Veri ...
随机推荐
- (转)巧用clear:both
我们在制作网页中用div+css或者称xhtml+css都会遇到一些很诡异的情况,明明布局正确,但是整个画面却混乱起来了,有时候在IE6下看的很正常的,到ie7或者火狐下看时,就一片混乱了,无论怎么计 ...
- Web ADF 编程步骤.
从Web Controls 开始(工具来中的 ArcGIS Web Controls). 访问Resource Manager. 找到待访问的 Resource. 决定 Resource支持哪个 Fu ...
- Linq/List/Array/IEnumerable等集合操作
来源:http://www.cnblogs.com/liushanshan/archive/2011/01/05/1926263.html 目录 1 LINQ查询结果集 1 2 Sy ...
- cocos2dx 动画 一
1.精灵的runAction方法 spt = Sprite::create("pean.jpg"); this->addChild(spt); MenuItemFont *i ...
- Swift中子类必须包含的构造器和析构器
import Foundation /* Swift中子类必须包含的构造器 1.Swift允许在父类构造器前添加required关键字, 用于声明所有子类必须包含该required构造器 (如果没有声 ...
- 创建自托管的SignalR服务端
微软官方例子地址:http://www.asp.net/signalr/overview/deployment/tutorial-signalr-self-host 1.说明: SignalR服务端可 ...
- h5标签canvas关于getImageData跨域的问题
h5标签canvas关于getImageData跨域的问题 在学习h5的时候,canvas标签中getImageData()报错:security error! 具体代码如下(chrome浏览器): ...
- poj 1182 并查集高级应用
C - 是谁站在食物链的顶端 Crawling in process... Crawling failed Time Limit:1000MS Memory Limit:10000KB ...
- Mysql创建函数出错
目前在项目中,执行创建mysql的函数出错, mysql 创建函数出错信息如下: Error Code: 1227. Access denied; you need (at least one of) ...
- IIC 概述之3
为了加深对I2C总线的理解,用C语言模拟IIC总线,边看源代码边读波形: 如下图所示的写操作的时序图: 读时序的理解同理.对于时序不理解的朋友请参考“I2C总线之(二)---时序” 完整的程序如下: ...