HDLBits：在线学习 Verilog （十五 · Problem 70 - 74） - 极术社区

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首先附上传送门：

Adder100 - HDLBits

Problem 70 100-bit binary adder

题目要求我们创建一个100bit的二进制的加法器，该电路共包含两个100bit的输入和一个cin，输出产生sum和cout。

(本次练习期望仅使用三行语句)，很明显这句话被我无视了。

本题和之前需要用generate语句的题目很类似，但是这样写我觉得确实有点麻烦，评论区如果有好的代码请大家留言。

Hint

这里有好多全加器需要例化，所以采用行为级语句比较好一点。

module top_module( 
    input [99:0] a, b,
    input cin,
    output cout,
    output [99:0] sum );

    wire [99:0] cout_temp;

    //这还是将本次计算的cout当作下次计算的cin来使用
    fadd inst1_fadd(
        .a(a[0]),
        .b(b[0]),
        .cin(cin),
        .cout(cout_temp[0]),
        .sum(sum[0])
    );

    genvar i;

           generate 
               for(i=1; i<100; i=i+1)
                   begin: add
                       //例化100次全加器
                       fadd inst2_fadd(
                           .a(a[i]),
                           .b(b[i]),
                           .cin(cout_temp[i-1]),
                           .cout(cout_temp[i]),
                           .sum(sum[i])
                       );
                   end
           endgenerate

     assign cout = cout_temp[99];

endmodule

module fadd (
    input a, b, cin,
    output sum, cout
);

assign {cout, sum} = a + b + cin;
    //assign sum = a ^ b ^ cin;
 //  assign cout = a&b | a&cin | b&cin;
endmodule

Problem 71 4-digit BCD adder

在本题中，题目给我们提供了一个BCD加法器名字为bcd\_fadd，输入为两个4bitBCD码，一个cin，产生输出为sum和cout。

module bcd_fadd {
    input [3:0] a,
    input [3:0] b,
    input     cin,
    output   cout,
    output [3:0] sum );

且题目也说明需要我们例化4次bcd\_fadd来得到一个4-digit的BCD加法器（共16bit）, 同样产生sum和cout。

本题还是在考察我们例化的语法。

module top_module( 
    input [15:0] a, b,
    input cin,
    output cout,
    output [15:0] sum );

    wire [3:0] cout_temp;

    //例化4次，注意前一次计算的cout为后一次计算的cin
    bcd_fadd inst1_bcd_fadd(
        .a(a[3:0]),
        .b(b[3:0]),
        .cin(cin),
        .cout(cout_temp[0]),
        .sum(sum[3:0])
    );

    bcd_fadd inst2_bcd_fadd(
        .a(a[7:4]),
        .b(b[7:4]),
        .cin(cout_temp[0]),
        .cout(cout_temp[1]),
        .sum(sum[7:4])
    );

    bcd_fadd inst3_bcd_fadd(
        .a(a[11:8]),
        .b(b[11:8]),
        .cin(cout_temp[1]),
        .cout(cout_temp[2]),
        .sum(sum[11:8])
    );

    bcd_fadd inst4_bcd_fadd(
        .a(a[15:12]),
        .b(b[15:12]),
        .cin(cout_temp[2]),
        .cout(cout_temp[3]),
        .sum(sum[15:12])
    );

    assign cout = cout_temp[3];

endmodule

Problem 72 3-variable

根据卡诺题来实现电路：

我们可以尝试最大项之积和最小项之和的形式来完成电路设计。

本题很简单

module top_module(
    input a,
    input b,
    input c,
    output out  ); 

    assign out = a | b | c;

endmodule

Problem 73 4-variable

还是根据卡诺图来设计电路，本题为4个变量。

在编写verilog之前，我们可先化简卡诺图。本题我是采用sop(最小项之和)，大家也可以尝试一下pos(最大项之积)。

上一题我偷了个懒，看出来就是个or门，这个不行了。

什么是最小项？

最小项： 一个真值表定义一个布尔函数，一个布尔函数可以用乘积项的逻辑和来表示，对应这些乘积项函数的值为逻辑1。如果所有的变量都以原变量或反变量的形式出现，且仅出现一次，这样的乘积项叫做最小项（minterm）。

拿上图举例就是:

一个布尔函数可以由真值表中所有使函数值为1的最小项的逻辑和来表示，这样的表达式叫做最小项之和（sum of minterm），如图中红圈所示；

解答与解析：

module top_module(
    input a,
    input b,
    input c,
    input d,
    output out  ); 

    assign out = ~b&~c | ~a&~d | a&c&d | ~a&b&c; //化简后的

endmodule

Problem 74 4-variable

根据卡诺图试下如下电路：

还是先化简卡诺图，其中D为don't care值。相当于X。可以一起圈。

具体可参考：

https://wenku.baidu.com/view/cf5b6748f7ec4afe04a1dfa1.html

可以这样圈：