怎么去設(shè)計一個基于FPGA的二進制比較器呢？

前一篇文章我們介紹了通過小腳丫FPGA核心開發(fā)板來進行門電路的實驗過程。當然，我們還可以畫出更多復(fù)雜的門電路組合，并且通過小腳丫FPGA輕松實現(xiàn)對應(yīng)的輸入/輸出特性的定義。現(xiàn)在，我們利用小腳丫來學(xué)習(xí)更多具有特定功能的實用組合邏輯電路。

本篇中，我們希望設(shè)計一個二進制比較器，通過小腳丫FPGA搭建實驗電路并驗證結(jié)果。

顧名思義，二進制比較器就是比較兩個二進制數(shù)的大小，因此對于一個兩位輸入的比較器來說，其輸出結(jié)果不外乎有小于，大于和等于三種可能。因此我們列出這個電路的真值表。

表1 二進制比較器真值表

相信學(xué)習(xí)過數(shù)字電路課程的同學(xué)都知道如何將該電路進行邏輯運算，化簡并畫出對應(yīng)的門電路組合，因此該步驟我們不在此過多贅述，直接上圖。

圖1 電路圖

圖2 門電路組合

通過Verilog代碼，我們對該電路進行硬件描述。這次我們采用Data-flow的寫法，代碼中出現(xiàn)的!&^等符號，實際上就是等于同直接對數(shù)據(jù)進行邏輯運算，并分別對應(yīng)NOT, AND, OR。希望大家之后對這些符號的熟悉程度就如同看￥$€等符號一樣親切。

module comparer1
    (
      inputwire A,           //定義輸入的兩個數(shù)a、b
      inputwire B,
      outputwire Y2,     //定義三種輸出結(jié)果對應(yīng)的led
      outputwire Y0,
      outputwire Y1
    );
    
    assign Y2 =(!A) & B;    //對應(yīng)A< B
    assign Y1 = A & (!B);    //對應(yīng)A >B
    assign Y0 =!(A^B);      //對應(yīng)A=B
    
  endmodule

在完成代碼編譯后，我們將輸入變量A和B以及輸出變量Y2,Y1,Y0分別對應(yīng)至小腳丫的板載外設(shè)上。

表2 各變量對應(yīng)小腳丫相應(yīng)引腳

這樣，我們就在小腳丫上構(gòu)建了一個二進制比較器，我們可以通過調(diào)節(jié)輸入編碼開關(guān)，并觀察LED燈的現(xiàn)象來驗證我們的設(shè)計。

文章的最后我們提兩個問題：

1.如果我們將開關(guān)SW1, SW2撥至如下圖所示，L1,L2,L3所對應(yīng)的狀態(tài)應(yīng)該是怎樣的？

注意：小腳丫板載的LED是低電平點亮，也就是說，當輸出為1時，LED熄滅，反之則亮。

圖3

2.假如現(xiàn)在小腳丫上L2、L3處于點亮狀態(tài)，那么撥碼開關(guān)SW1和SW2現(xiàn)在應(yīng)該是什么狀態(tài)？（圖中將撥碼開關(guān)放置中間未知僅為示意作用，實際不存在中間狀態(tài)）。

圖4

是不是入手很簡單，隨后能夠很方便地做擴展和結(jié)果驗證？