使用Verilog/SystemVerilog硬件描述語言練習(xí)數(shù)字硬件設(shè)計

HDLBits 是一組小型電路設(shè)計習(xí)題集，使用 Verilog/SystemVerilog 硬件描述語言 (HDL) 練習(xí)數(shù)字硬件設(shè)計~

網(wǎng)址如下：

https://hdlbits.01xz.net/

關(guān)于HDLBits的Verilog實現(xiàn)可以查看下面專欄：

https://www.zhihu.com/column/c_1131528588117385216

縮略詞索引：

SV:SystemVerilog

Problem 15-Vector3

題目說明

模塊 32 位輸入向量如下所示，按照上下對應(yīng)關(guān)系，輸出為下方的 4 個 8-bits 向量。

圖片來自 HDLBits

這個題目的核心就是上面的圖片，將上面的輸入向量映射到下面向量。

模塊端口聲明

moduletop_module(
input[4:0]a,b,c,d,e,f,
output[7:0]w,x,y,z);

題目解析

這個題目重點是向量拼接，拼接操作符的基本語法使用 { } 將較小的向量括起來，每個 { } 內(nèi)的向量使用逗號作為間隔。

{3'b111,3'b000}=>6'b111000
{1'b1,1'b0,3'b101}=>5'b10101
{4'ha,4'd10}=>8'b10101010//4'haand4'd10areboth4'b1010inbinary

拼接運算符中的向量務(wù)必需要標(biāo)注位寬，不然綜合器怎么能知道你的結(jié)果需要多寬的位寬。因此 { 1,2,3 } 這樣的操作是非法的，并會產(chǎn)生一個 Error：unsized constants are not allowed in concatenations.

moduletop_module(
inputlogic[4:0]a,b,c,d,e,f,
outputlogic[7:0]w,x,y,z
);//


assignw={a,b[4:2]};
assignx={b[1:0],c,d[4]};
assigny={d[3:0],e[4:1]};
assignz={e[0],f,2'b11};
endmodule

點擊Submit，等待一會就能看到下圖結(jié)果：

注意圖中的Ref是參考波形，Yours是你的代碼生成的波形，網(wǎng)站會對比這兩個波形，一旦這兩者不匹配，仿真結(jié)果會變紅（后面會展示）。

這一題就結(jié)束了。

Problem 16-Vectorr

題目說明

給定一個 8bit 輸入向量，將其反向輸出。

模塊端口聲明

moduletop_module(
input[7:0]in,
output[7:0]out
);

題目解析

這道題難度不大但是不要想著使用assign out[7:0] = in[0:7];解決問題，因為在Verilog中這個語句不起作用，因為Verilog使用向量時的位序應(yīng)與定義時保持一致。

簡單解決就是將輸入按照一個一個bit分開，然后重新組合即可。

但是如果向量是1024位呢？大家可以思考，后續(xù)還有類似問題，再使用其他方式解決，下面有參考示例。

簡單解答

moduletop_module(
inputlogic[7:0]in,
outputlogic[7:0]out
);

assignout={in[0],in[1],in[2],in[3],in[4],in[5],in[6],in[7]};

endmodule

其他方式解決

moduletop_module(
inputlogic[7:0]in,
outputlogic[7:0]out
);
parametercount='d8;

varintegeri;

always_combbegin
for(i=0;i

	

	點擊Submit，等待一會就能看到下圖結(jié)果：

	

	注意圖中的Ref是參考波形，Yours是你的代碼生成的波形，網(wǎng)站會對比這兩個波形，一旦這兩者不匹配，仿真結(jié)果會變紅（后面會展示）。

	這一題就結(jié)束了。

	Problem 17-Vector4

	題目說明

	將一個 8bit 有符號數(shù)擴展為 32bit 數(shù)。

	模塊端口聲明

	
moduletop_module(
input[7:0]in,
output[31:0]out);


	

	題目解析

	本題考查的是向量的復(fù)制和拼接語法：{ 重復(fù)次數(shù) { 向量 } }。

	重復(fù)次數(shù)必須是一個常量，而且請?zhí)貏e注意重復(fù)操作符有兩對 { }.外層的 {} 不能少。

	如：

	
{5{1'b1}}//5'b11111(or5'd31or5'h1f)
{2{a,b,c}}//Thesameas{a,b,c,a,b,c}
{3'd5,{2{3'd6}}}//9'b101_110_110.It'saconcatenationof101with
//thesecondvector,whichistwocopiesof3'b110.


	

	還需要注意有符號和無符號的復(fù)制：

	重復(fù)操作符的應(yīng)用場景之一是在有符號數(shù)的擴展。有符號數(shù)的擴展是將符號位填充待擴展的比特。比如要將 4bit 的 4'b0101 有符號數(shù)擴展為 8bit ,0 是符號位，那么擴展之后為 8'b0000 0101.

	
moduletop_module(
inputlogic[7:0]in,
outputlogic[31:0]out
);//


assignout={{24{in[7]}},in};

endmodule



	

	點擊Submit，等待一會就能看到下圖結(jié)果：

	

	注意圖中是沒有波形的~

	這一題就結(jié)束了。

	Problem 18-Vector5

	題目說明

	給定五個 1 位信號（a、b、c、d 和 e），計算 25 位輸出向量中的所有 25 個成對的邏輯比較。如果被比較的兩位相等，則輸出應(yīng)為 1。

	 圖片來自 HDLBits

	問題的核心就是上面的圖片，相關(guān)操作如下：

	
out[24]=~a^a;//a==a,soout[24]isalways1.
out[23]=~a^b;
out[22]=~a^c;
...
out[1]=~e^d;
out[0]=~e^e;


	

	模塊端口聲明

	
moduletop_module(
inputa,b,c,d,e,
output[24:0]out);


	

	題目解析

	這個題目還是上一題的延續(xù)，屬于將幾個知識點串聯(lián)起來，向量復(fù)制擴展，XNOR操作，前面知識掌握了這個題目就不難了。

	
moduletop_module(
inputa,b,c,d,e,
output[24:0]out);//

//TheoutputisXNORoftwovectorscreatedby
//concatenatingandreplicatingthefiveinputs.
//assignout=~{...}^{...};
assignout=~{{5{a}},{5},{5{c}},{58weq9yc},{5{e}}}^{5{a,b,c,d,e}};


endmodule




	

	點擊Submit，等待一會就能看到下圖結(jié)果：

	

	注意圖中無波形~

	這一題就結(jié)束了。

	總結(jié)

	今天的幾道題就結(jié)束了，整體難度不大，后面的題目難度會越來越大~

	最后我這邊做題的代碼也是個人理解使用，有錯誤歡迎大家批評指正，祝大家學(xué)習(xí)愉快~

	

	   審核編輯：彭靜