使用FPGA实现串-并型乘法器

2024-05-02 06:12

本文主要是介绍使用FPGA实现串-并型乘法器,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

介绍

其实我们知道,用FPGA实现乘法器并不是一件很简单的事,而且在FPGA中也有乘法器的IP核可以直接调用,我这里完全就是为了熟悉一些FPGA的语法然后写了这样一个电路。


串-并型乘法器模块

从字面上看,串-并乘法器就是其中一个乘数是串行的,另一位乘数是并行的。我在这里只描述一下模块的输入输出端口,相比于并行乘法器,串-并型乘法器占用的资源更少。

在这里,a是串行的数据,b是并行的4位数据,output也是串行的数据。


设计文件

这里我把基础的与门,D触发器和乘法器都给省略掉了。


--pipe元件

library ieee;
use ieee.std_logic_1164.all;
use work.my_component.all;
entity pipe is
    port( a,b,clk,rst : in std_logic;
            d_reg_out : out std_logic);
end entity;
architecture behavior of pipe is
    signal f_add_outc,cin,f_add_outs : std_logic;
begin 
    u1 : component f_add
    port map(a,b,cin,f_add_outs,f_add_outc);
    u2 : component d_reg
    port map(f_add_outc,clk,rst,cin);
    u3 : component d_reg 
    port map(f_add_outs,clk,rst,d_reg_out);
end architecture;


--packeg声明元件

library ieee;
use ieee.std_logic_1164.all;
package my_component is
------------------------------------
component and_2 is
    port( a,b : in std_logic;
            and_2_out: out std_logic);
end component;
------------------------------------
component d_reg is
    port( d_reg_in,clk,rst : in std_logic;
            d_reg_out : out std_logic);
end component;
------------------------------------
component f_add is
    port (a,b,cin : in std_logic;
            f_add_outs,f_add_outc : out std_logic);
end component;
------------------------------------
component pipe is
    port( a,b,clk,rst : in std_logic;
            d_reg_out : out std_logic);
end component;
end package;


顶层文件

library ieee;
use ieee.std_logic_1164.all;
use work.my_component.all;
entity multiplier is
    port( a,rst,clk : in std_logic;
            b : in std_logic_vector(3 downto 0);
            output : out std_logic);
end entity;
architecture behavior of multiplier is
    signal and_out,reg_out : std_logic_vector(3 downto 0);
begin
    u1: component and_2 port map(a,b(3),and_out(3));
    u2: component and_2 port map(a,b(2),and_out(2));
    u3: component and_2 port map(a,b(1),and_out(1));
    u4: component and_2 port map(a,b(0),and_out(0));
    u5: component d_reg port map(and_out(3),clk,rst,reg_out(3));
    u6: component pipe port map(and_out(2),reg_out(3),clk,rst,reg_out(2));
    u7: component pipe port map(and_out(1),reg_out(2),clk,rst,reg_out(1));
    u8: component pipe port map(and_out(0),reg_out(1),clk,rst,reg_out(0));
    output <= reg_out(0);
end behavior;


测试文件

在测试文件中,我只对顶层文件进行了测试,有兴趣的小伙伴可以对各个信号进行仿真验证。

library ieee;
use ieee.std_logic_1164.all;
use work.my_component.all;
entity tb_multiplier is
    
end entity;
architecture behavior of tb_multiplier is
    component multiplier is
        port( a,rst,clk : in std_logic;
                b : in std_logic_vector(3 downto 0);
                output : out std_logic);
    end component;
    signal a,rst,clk : std_logic := '0';
    signal output : std_logic := '1'; 
    signal b : std_logic_vector(3 downto 0);
begin
    dut : multiplier
    port map(a,rst,clk,b,output);
    process
    begin
        clk <= '1';
        wait for 10ns;
        clk <= '0';
        wait for 10ns;
    end process;
    process
    begin
        a <= '0';
        b <= "1101";
        wait for 40ns;
        a <= '1';
        wait for 40ns;
        a <= '0';
        wait for 80ns;
    end process;
end architecture;


仿真结果

在仿真测试中,我们把a看作是4位串行的数据,我们看黄线中间的8位数据,a是0011,后面紧跟4个0,b是1101,输出结果是10011100,对应十进制数相乘,结果是正确的。


结语

确实是不太好写的,对于这种比较复杂的电路,一定要去建立一个一个的元件,然后将各个元件进行连接,这样会容易很多。

更完整的代码在相关的压缩包,有问题大家留言。

这篇关于使用FPGA实现串-并型乘法器的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/953550

相关文章

C++中assign函数的使用

《C++中assign函数的使用》在C++标准模板库中,std::list等容器都提供了assign成员函数,它比操作符更灵活,支持多种初始化方式,下面就来介绍一下assign的用法,具有一定的参考价... 目录​1.assign的基本功能​​语法​2. 具体用法示例​​​(1) 填充n个相同值​​(2)

Spring StateMachine实现状态机使用示例详解

《SpringStateMachine实现状态机使用示例详解》本文介绍SpringStateMachine实现状态机的步骤,包括依赖导入、枚举定义、状态转移规则配置、上下文管理及服务调用示例,重点解... 目录什么是状态机使用示例什么是状态机状态机是计算机科学中的​​核心建模工具​​,用于描述对象在其生命

Spring Boot 结合 WxJava 实现文章上传微信公众号草稿箱与群发

《SpringBoot结合WxJava实现文章上传微信公众号草稿箱与群发》本文将详细介绍如何使用SpringBoot框架结合WxJava开发工具包,实现文章上传到微信公众号草稿箱以及群发功能,... 目录一、项目环境准备1.1 开发环境1.2 微信公众号准备二、Spring Boot 项目搭建2.1 创建

IntelliJ IDEA2025创建SpringBoot项目的实现步骤

《IntelliJIDEA2025创建SpringBoot项目的实现步骤》本文主要介绍了IntelliJIDEA2025创建SpringBoot项目的实现步骤,文中通过示例代码介绍的非常详细,对大家... 目录一、创建 Spring Boot 项目1. 新建项目2. 基础配置3. 选择依赖4. 生成项目5.

使用Python删除Excel中的行列和单元格示例详解

《使用Python删除Excel中的行列和单元格示例详解》在处理Excel数据时,删除不需要的行、列或单元格是一项常见且必要的操作,本文将使用Python脚本实现对Excel表格的高效自动化处理,感兴... 目录开发环境准备使用 python 删除 Excphpel 表格中的行删除特定行删除空白行删除含指定

深入理解Go语言中二维切片的使用

《深入理解Go语言中二维切片的使用》本文深入讲解了Go语言中二维切片的概念与应用,用于表示矩阵、表格等二维数据结构,文中通过示例代码介绍的非常详细,需要的朋友们下面随着小编来一起学习学习吧... 目录引言二维切片的基本概念定义创建二维切片二维切片的操作访问元素修改元素遍历二维切片二维切片的动态调整追加行动态

Linux下删除乱码文件和目录的实现方式

《Linux下删除乱码文件和目录的实现方式》:本文主要介绍Linux下删除乱码文件和目录的实现方式,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助,如有错误或未考虑完全的地方,望不吝赐教... 目录linux下删除乱码文件和目录方法1方法2总结Linux下删除乱码文件和目录方法1使用ls -i命令找到文件或目录

prometheus如何使用pushgateway监控网路丢包

《prometheus如何使用pushgateway监控网路丢包》:本文主要介绍prometheus如何使用pushgateway监控网路丢包问题,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助,如有错误... 目录监控网路丢包脚本数据图表总结监控网路丢包脚本[root@gtcq-gt-monitor-prome

SpringBoot+EasyExcel实现自定义复杂样式导入导出

《SpringBoot+EasyExcel实现自定义复杂样式导入导出》这篇文章主要为大家详细介绍了SpringBoot如何结果EasyExcel实现自定义复杂样式导入导出功能,文中的示例代码讲解详细,... 目录安装处理自定义导出复杂场景1、列不固定,动态列2、动态下拉3、自定义锁定行/列,添加密码4、合并

mybatis执行insert返回id实现详解

《mybatis执行insert返回id实现详解》MyBatis插入操作默认返回受影响行数,需通过useGeneratedKeys+keyProperty或selectKey获取主键ID,确保主键为自... 目录 两种方式获取自增 ID:1. ​​useGeneratedKeys+keyProperty(推