FPGA学习（第5节）-看电路图写出Verilog代码（乘法运算+自加一+模块实例化等）

有个前一节的设计规范，现在我们通过看电路图写出对应的Verilog代码。

一、简单模块设计

（1）任务说明

（2）代码实现：

功能分析：输出两数相乘的结果。

图中是一个D触发器和乘法器的组合，可以通过组合逻辑+时序逻辑结合来实现。也可以只在时序逻辑中实现。

module mul_module(
    clk    ,
    rst_n  ,
    //其他信号,举例dout
    mul_a  ,
    mul_b  ,
    mul_result 
    );

    //参数定义
    parameter      A_W =   4;
    parameter      B_W =   3;
    parameter      R_W = A_W + B_W;

    //输入信号定义
    input               clk    ;
    input               rst_n  ;
    input [A_W-1:0]     mul_a  ;
    input [B_W-1:0]     mul_b  ;

    //输出信号定义
    output[R_W-1:0]     mul_result;

    //输出信号reg定义
    reg   [R_W-1:0]     mul_result;

    //中间信号定义
    reg   [R_W-1:0]     mul_result_tmp;

    //组合逻辑写法
    /*
    [e-mail](*)begin
        mul_result_tmp = mul_a * mul_b;
    end


    [e-mail](posedge clk or negedge rst_n)begin
        if(rst_n==1'b0)begin
            mul_result <= 0;
        end
        else begin
            mul_result <= mul_result_tmp;
        end
    end
    */
    //时序逻辑写法
   [e-mail](posedge clk or negedge rst_n)begin
       if(rst_n==1'b0)begin
           mul_result <= 0;
       end
       else begin
           mul_result <= mul_a * mul_b;
       end
   end


endmodule

二、简单模块设计

（1）电路图

（2）代码实现

功能分析：自加一

图中有一个加法器（组合逻辑实现）、一个D触发器（时序逻辑实现）。

module module_name(
clk    ,
rst_n  ,
//其他信号
out
);

//参数定义
parameter      DATA_W =        4;

//输入信号定义
input               clk    ;
input               rst_n  ;

//输出信号定义
output[DATA_W-1:0]  out   ;

//输出信号reg定义
reg   [DATA_W-1:0]  out   ;

//中间信号定义
reg   [DATA_W-1:0]  out_temp;

//组合逻辑写法
[e-mail](*)begin
    out_temp = out+1'b1;
end

//时序逻辑写法
[e-mail](posedge clk or negedge rst_n)begin
if(rst_n==1'b0)begin
    out<=0;
end
else begin
    out<=out_temp;
end
end

endmodule

三、复杂模块设计

（2）代码实现

功能分析：与运算+选择器+实例化

从输出部分开始写代码：

两个寄存器变量的D触发器（时序）--》实例化模块（带参数）--》选择器（组合）--》寄存器变量的D触发器+与运行（时序）每个模块都在一个always块里去设计。

时序还是组合很清晰。

module mul2port(
    clk    ,
    rst_n  ,
    //其他信号,举例dout
    din_a  ,
    din_b  ,
    din_c  ,
    din_d  ,
    sel_a  ,
    sel_b  ,
    result_a,
    result_b
    );

    //参数定义
    parameter      A_W =     3;
    parameter      B_W =     2;
    parameter      C_W =     4;
    parameter      R_A_W =   7;
    parameter      R_B_W =   6;

    //输入信号定义
    input               clk    ;
    input               rst_n  ;
    input [A_W-1:0]     din_a  ;
    input [B_W-1:0]     din_b  ;
    input [C_W-1:0]     din_c  ;
    input [C_W-1:0]     din_d  ;
    input               sel_a  ;
    input               sel_b  ;

    //输出信号定义
    output[R_A_W-1:0]   result_a   ;
    output[R_B_W-1:0]   result_b   ;

    //输出信号reg定义
    reg   [R_A_W-1:0]   result_a   ;
    reg   [R_B_W-1:0]   result_b   ;

    //中间信号定义
    reg   [R_A_W-1:0]   result_a_tmp;
    reg   [R_B_W-1:0]   result_b_tmp;
    reg   [C_W  -1:0]   sel_dout    ;
    reg                 sel         ;

    [e-mail](posedge clk or negedge rst_n)begin
        if(rst_n==1'b0)begin
            result_a <= 0;
        end
        else begin
            result_a <= result_a_tmp;
        end
    end

    [e-mail](posedge clk or negedge rst_n)begin
        if(rst_n==1'b0)begin
            result_b <= 0;
        end
        else begin
            result_b <= result_b_tmp;
        end
    end

    mul_module  #(.A_W(A_W),.B_W(C_W)) mul_4_3(
                         .clk       (clk       ),
                         .rst_n     (rst_n     ),
                         .mul_a     (din_a     ),
                         .mul_b     (sel_dout  ),
                         .mul_result(result_a_tmp) );

    mul_module  #(.A_W(B_W),.B_W(C_W)) mul_4_2(
                         .clk       (clk       ),
                         .rst_n     (rst_n     ),
                         .mul_a     (din_b     ),
                         .mul_b     (sel_dout  ),
                         .mul_result(result_b_tmp) );   
    [e-mail](*)begin
        if(sel)
            sel_dout = din_c;
        else
            sel_dout = din_d;
    end

    [e-mail](posedge clk or negedge rst_n)begin
        if(rst_n==1'b0)begin
            sel <= 1'b0;
        end
        else begin
            sel <= sel_a && sel_b;
        end
    end

    endmodule