FPGA学习之内嵌乘法器调用(16)
基于fpga的乘法器和除法器
任务书：1、十六位硬件乘法器电路2、八位硬件除法器电路摘要：设计一个16位硬件乘法器电路。
要求2位十进制乘法，能用LED数码管同时显示乘数,被乘数和积的值.本设计利用Quartus II软件为设计平台,通过移位相加的乘法原理：即从被乘数的最低位开始，若为1，则乘数左移后与上一次的和相加；若为0，左移后以全零相加，直至被乘数的最高位。
经软件仿真和硬件测试验证后,以达到实验要求。
设计一个8位硬件除法器电路。
要求2位十进制除法，能用LED数码管显示结果、除数和被除数的值。
根据被除数（余数）和除数的大小来上商，被除数低位补零，再减去右移后的除数也可以改为左移余数，减去除数，这样可以确保参与运算的寄存器具有相同位数。
商写到寄存器的低位，然后再左移一位。
经软件仿真和硬件验证后，以达到实验要求。
目录2.任务书 (2)3.摘要 (2)4.目录 (3)5.正文 (4)5.1.1 乘法器系统设计 (4)5.1.1.1 设计要求 (4)5.1.2.2系统设计方案 (4)5.1.2 单元电路设计 (4)十进制计算模块 (5)BCD码转二进制模块 (5)8位右移寄存器模块 (6)8位加法器模块 (7)1位乘法器multi_1模块 (7)16位移位寄存器reg_16模块 (8)16位二进制转BCD码B_BCD模块 (9)8位乘法器multi_8x8顶层设计 (10)5.1.3 乘法器的系统测试 (14)仿真分析 (14)硬件验证 (15)5.2.1 除法器系统设计………………………………………………5.2.2单元电路设计………………………………………………5.2.3 除法器的系统设计………………………………………………仿真分析………………………………………………硬件验证………………………………………………6. 结论 (15)7. 参考文献 (15)8. 分工 (15)5.正文题目要求设计基于fpga的乘法器和除法器。
本小组想出的方案是利用位移相加和相减来制作乘法器和除法器。
FPGA加法器乘法器
FPGA加法器设计加法作为一种基本运算，大量运用在数字信号处理和数字通信的各种算法中。
由于加法器使用频繁，因此其速度往往影响着整个系统的运行速度。
如果可以实现快速加法器的设计，则可以提高整个系统的处理速度。
加法运算是最基本的算数运算，在多数情况下，无论是乘法、除法还是减法以及FFT等运算，最终都可以分解为加法运算来实现，因此对加法运算的实现进行一些研究是非常必要的。
实现加法运算有如下一些方法：（1）级连加法器；（2）并行加法器；（3）超前进位加法器；（4）流水线加法器。
1、级连加法器级连加法器是由1位全加器级连构成的，本位的进位输出作为下一级的进位输入。
级连加法器的结构简单，但N位级连加法运算的延时是1为全加器的N倍，延时主要是由于进位信号级连造成的。
在需要高性能的设计中，这种结构不宜采用。
module add_jl(sum,cout,a,b,cin);output [3:0] sum;output cout;input [3:0] ina,inb;input cin;wire [3:1] c;full_add1 f0 (ina[0],inb[0],cin, sum[0],c[1]); //级连描述full_add1 f1 (ina[1],inb[1],c[1],sum[1],c[2]);full_add1 f2 (ina[2],inb[2],c[2],sum[2],c[3]);full_add1 f3 (ina[3],inb[3],c[3],sum[3],cout);module full_add1(ina,inb,cin,sum,cout); //1位全加器input ina,inb,cin;output sum,cout;wire s1,m1,m2,m3;and (m1,ina,inb),(m2,inb,cin),(m3,ina,cin);xor (s1,a,b),(sum,s1,cin);or (cout,m1,m2,m3);endmodule2、并行加法器并行加法器可采用Verilog语言的加法运算符直接描述，或称为数据流描述方式，实现容易，其运算速度快，但耗费资源多，尤其是当加法运算的位数较宽时，其耗用资源将会大大增加。
fpga中乘法运算符和乘法ip核
fpga中乘法运算符和乘法ip核在FPGA中，乘法运算可以使用硬件描述语言（HDL）直接实现，也可以使用乘法器IP核（Intellectual Property，知识产权）进行计算。
以下是这两种方法的详细介绍：1. 直接使用乘法运算符在FPGA中，可以直接使用乘法运算符（*）进行乘法计算。
以Verilog 为例，以下是一个简单的8位乘法器的代码：```verilogmodule multiplier(input [7:0] A, input [7:0] B, output [15:0] P);reg [15:0] product;always @(*) beginproduct = A * B;P = product;endendmodule```2. 乘法IP核FPGA中常用的乘法IP核有DSP48E1、UPPER_BOUND等。
以DSP48E1为例，介绍如何使用乘法IP核实现乘法运算：首先，根据Xilinx官网提供的DSP48E1乘法器IP核例程，下载并配置相应的IP核。
然后，在HDL代码中调用乘法器IP核。
以下是一个简单的调用示例：```verilogmodule multiplier(input [7:0] A, input [7:0] B, output [15:0] P);wire [31:0] dsp_product;dsp48e1_multiplier multiplier_inst(.A(A), .B(B), .P(dsp_product));assign P = dsp_product[15:0];endmodule```在这个示例中，我们调用了DSP48E1乘法器IP核，并将结果输出到名为dsp_product的线路上。
最后，将结果dsp_product[15:0]赋值给输出端口P。
总结：在FPGA中，乘法运算可以直接使用乘法运算符实现，也可以使用乘法IP核进行计算。
直接使用乘法运算符的方法较为简单，但可能需要更多的硬件资源；而使用乘法IP核可以提高计算速度，但需要配置和调用相应的IP核。
fpga中做乘法
fpga中做乘法摘要：一、FPGA 简介二、FPGA 中乘法运算的重要性三、FPGA 中乘法运算的原理四、FPGA 中实现乘法运算的方法五、乘法运算在FPGA 中的应用六、总结正文：FPGA（现场可编程门阵列）是一种集成电路，它允许用户根据需要对硬件进行编程。
FPGA 具有高度的可定制性和灵活性，广泛应用于各种领域，如通信、计算机、图像处理等。
在FPGA 中，乘法运算是一个基本的操作，它在数字信号处理、滤波器设计、矩阵运算等方面具有重要的应用价值。
为了提高FPGA 中乘法运算的性能，需要对其原理和实现方法有深入的了解。
FPGA 中的乘法运算原理与普通的数字乘法相同，即将两个二进制数相乘并产生一个结果。
然而，在FPGA 中，乘法运算需要通过硬件描述语言（HDL）实现。
HDL 是一种用于描述数字电路和模拟电路的文本格式，它可以描述FPGA 中的逻辑功能、结构和行为。
在FPGA 中实现乘法运算的方法有很多，常见的有级联法、查找表法、数字流水线法等。
这些方法各有优缺点，例如，级联法实现简单，但速度较慢；查找表法速度快，但容量有限；数字流水线法速度快且容量大，但实现复杂。
因此，在实际应用中，需要根据具体需求选择合适的方法。
乘法运算在FPGA 中的应用举不胜举。
例如，在数字信号处理中，乘法运算可用于数字滤波器的设计；在图像处理中，乘法运算可用于矩阵乘法，从而实现图像的缩放、旋转等操作。
通过深入了解乘法运算在FPGA 中的原理和实现方法，可以更好地利用FPGA 实现各种功能。
总之，FPGA 中的乘法运算是数字电路设计中的一个基本操作，它在各种应用领域具有广泛的应用价值。
基于FPGA的乘法器设计
基于FPGA的乘法器设计乘法运算在数字信号处理、图像处理、通信系统等领域中非常常见。
传统的乘法运算通常是通过乘法器件（如芯片）来实现，这样的乘法器件通常是专用定制的，功耗高、成本昂贵。
而基于FPGA的乘法器设计可以通过编程的方式，在硬件级别上实现乘法运算，具有灵活性高、性能可调的优势。
1. 确定乘法算法：乘法运算的算法有很多种，比如简单乘法、Booth 算法、Wallace树算法等。
根据实际需求，选择适合的乘法算法。
2.确定数据位宽：乘法器设计需要根据给定的乘法算法确定输入数据的位宽和输出结果的位宽。
位宽的选择对乘法器的性能有重要影响，过小的位宽可能导致精度不足，过大的位宽则会增加硬件资源的使用。
3.设计乘法核心：乘法核心是乘法器设计的核心部分，根据选择的乘法算法和数据位宽，设计乘法核心的逻辑电路。
乘法核心通常包括乘法器和累加器。
4.优化设计：乘法器的设计需要考虑优化性能和资源利用率。
常见的优化方法包括流水线设计、并行计算、减少不必要的运算等。
5. 编写硬件描述语言（HDL）代码：HDL是一种用于描述硬件电路的语言，比如Verilog和VHDL。
根据设计的乘法器模块，编写HDL代码来描述乘法器的功能和电路结构。
6.仿真和调试：通过利用仿真工具对设计好的乘法器进行功能验证和调试，发现并修复存在的问题。
1.灵活性高：FPGA的可编程性使得乘法器的设计可以根据实际需求进行灵活调整和修改，而不需要重新设计和生产乘法器芯片。
2.性能可调：FPGA的资源（逻辑单元）可以根据需要配置使用，可以通过增加逻辑单元和优化设计来提高乘法器的性能。
3.低功耗：相比于专用乘法器件，基于FPGA的乘法器通常具有更低的功耗，可以在一定程度上减少系统能耗。
4.成本低：由于FPGA是可编程设备，相对于专用乘法器件的生产成本要低，尤其适用于小批量生产和特定需求。
综上所述，基于FPGA的乘法器设计具有灵活性高、性能可调和成本低的优势，能够满足不同领域对于乘法运算的需求。
fpga课程设计乘法器
fpga课程设计乘法器一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握FPGA的基本原理和结构，理解乘法器的设计方法。
2. 使学生了解数字信号处理中乘法运算的重要性，掌握乘法器的功能和应用。
3. 帮助学生掌握Verilog HDL语言编程，并能运用该语言设计简单的乘法器电路。
技能目标：1. 培养学生运用FPGA进行数字电路设计的能力，提高实际问题解决能力。
2. 培养学生运用Verilog HDL语言进行编程，实现特定功能的乘法器电路。
3. 培养学生进行团队协作，完成课程设计任务，提高沟通与协作能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对FPGA技术及其应用的兴趣，激发学生的创新意识。
2. 培养学生严谨、务实的科学态度，养成勤奋、刻苦的学习习惯。
3. 增强学生的国家使命感和社会责任感，认识到我国在FPGA领域的发展潜力。
课程性质：本课程为电子工程与技术专业课程，以实践为主，理论联系实际。
学生特点：学生具备一定的电子电路基础和编程能力，对FPGA技术有一定了解。
教学要求：结合课程特点和学生特点，注重实践操作，提高学生的动手能力和创新能力。
在教学过程中，注重引导学生自主学习，培养团队协作精神。
通过课程学习，使学生能够独立完成乘法器的设计与实现，为后续相关课程打下坚实基础。
二、教学内容1. FPGA基本原理和结构复习：回顾FPGA的内部结构、工作原理以及配置技术，重点理解查找表（LUT）的原理和应用。
相关教材章节：第一章 FPGA概述。
2. 数字乘法器原理：介绍乘法器在数字信号处理中的应用，分析不同类型的乘法器设计方法，如并行乘法器、串行乘法器等。
相关教材章节：第三章 数字乘法器设计。
3. Verilog HDL语言编程基础：复习Verilog HDL的基本语法，重点掌握模块定义、数据类型、运算符和赋值语句等。
相关教材章节：第二章 Verilog HDL基础。
4. 乘法器设计实践：结合实际案例，引导学生利用Verilog HDL语言设计一个简单的乘法器电路，包括设计、仿真和综合。
基于FPGA的乘法器设计综述
信息科学与技术学院电子EDA技术课程设计课程题目：基于FPGA的乘法器设计目录中文摘要 (2)外文摘要 (2)1．绪论 (3)1.1概述 (3)1. 2 VHDL简介 (3)1.3实验平台 (5)2．乘法器初步设计 (6)2.1设计思想 (6)2.2乘法器原理 (6)2.3 乘法器设计流程 (7)3. 乘法器具体设计 (9)3.1右移寄存器的设计 (9)3.2 加法器模块的设计 (9)3.3 乘1模块设计 (10)3.4锁存器模块设计 (11)4. 乘法器仿真 (13)4.1 8位加法器仿真 (13)4.2 乘1模块仿真 (13)4.3 锁存器模块仿真 (14)4.4 8位乘法器仿真 (14)4.5 总仿真图 (15)参考文献 (16)摘要在微处理器芯片中，乘法器是进行数字信号处理的核心，同时也是微处理器中进行数据处理的关键部件，它已经是现代计算机必不可少的一部分。
本文主要是在于如何运用标准硬件描述语言（VHDL）完成十六位乘法器，以及如何做二进制位相乘的运算过程。
该乘法器是由十六位加法器构成的以时序方式设计十六位乘法器，通过逐项移位相加来实现乘法功能，并以Quartus_II9.1软件工具进行模拟，仿真并予以显示。
关键字：乘法器；标准硬件描述语言（VHDL）；移位相加；Quartus_II9.1AbstractIn the microprocessor chip, the multiplier is a digital signal processing core microprocessor is also a key component of data processing, it is already an essential part of the modern computer. This article is on how to use standard hardware description language (VHDL) to complete eight multipliers, as well as how to make the process of a binary bit multiplication operation. The multiplier is composed of eight adder to timing approach in designing eight multiplier, achieved by adding the multiplication-by-shift function, and in Quartus_II9.1 software tools for simulation, emulation and be displayed.Keywords: multiplier; standard hardware description language (VHDL); shift sum; Quartus_II9.11．绪论1.1概述本课题的设计来源是基于标准硬件描述语言（Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language,VHDL）及Quartus_II9.1软件开发工具的进行模拟仿真的16位乘法器，用于实现32位移位相加乘法器的乘法运算功能。
fpga中的数学运算
fpga中的数学运算FPGA（Field-Programmable Gate Array）是一种可重新配置的数字电路设备，它可以通过重新编程来实现不同的数字逻辑功能。
在FPGA的设计和应用中，数学运算是一个非常重要的部分，它涉及到了加减乘除、取模、乘方、开方等多种数学运算方法。
本文将介绍FPGA 中的数学运算及其应用。
一、加减乘除运算在FPGA中，加减乘除运算是最常见的数学运算。
这些运算可以通过逻辑门和寄存器来实现。
例如，加法运算可以通过使用全加器电路来实现，减法运算可以通过使用补码进行加法运算来实现，乘法运算可以通过运算器和移位寄存器来实现，除法运算可以通过移位寄存器和累加运算来实现。
二、取模运算取模运算是指计算两个整数相除的余数。
在FPGA中，取模运算可以通过使用位运算和逻辑门来实现。
取模运算在数字电路设计中有广泛的应用，例如密码学中的哈希函数和循环计数器等。
乘方运算是指将一个数值乘以自身多次的计算方法。
在FPGA中，乘方运算可以通过使用乘法运算和移位寄存器来实现。
乘方运算在信号处理、图像处理和密码学等领域中有广泛的应用，例如卷积运算和加密算法中的指数运算等。
四、开方运算开方运算是指计算一个数值的平方根的运算方法。
在FPGA中，开方运算可以通过使用查找表、牛顿迭代法和二分法等算法来实现。
开方运算在信号处理、图像处理和科学计算等领域中有广泛的应用，例如数字滤波、图像压缩和数值模拟等。
五、三角函数运算三角函数运算是指计算三角函数（正弦、余弦和正切）的运算方法。
在FPGA中，三角函数运算可以通过使用查找表、泰勒级数展开和CORDIC算法等来实现。
三角函数运算在信号处理、图像处理和通信系统等领域中有广泛的应用，例如音频信号处理、图像变换和相位调制等。
在FPGA中，由于数字电路的物理限制，通常只能进行有限的位宽运算。
但是，有些应用需要进行高精度的运算，例如科学计算和金融计算等。
为了满足这些需求，可以采用软件定义的数学库，通过使用多个FPGA芯片进行并行计算，或者通过使用浮点数格式进行近似计算来实现高精度运算。
fpga中做乘法
fpga中做乘法
（实用版）
目录
1.FPGA 简介
2.FPGA 中实现乘法的方法
3.乘法器的设计与实现
4.FPGA 中乘法的优势与应用
正文
【FPGA 简介】
FPGA（现场可编程门阵列）是一种集成电路，用户可以编程其功能和逻辑。
FPGA 具有灵活性高、速度快、资源可重配置等特点，广泛应用于数字信号处理、通信、图像处理等领域。
【FPGA 中实现乘法的方法】
在 FPGA 中实现乘法有多种方法，常见的有：级联乘法器、流水线乘法器、二维阵列乘法器等。
【乘法器的设计与实现】
1.级联乘法器：将多个 1 位乘法器级联起来，实现多位数的乘法运算。
2.流水线乘法器：通过将乘法过程分为多个阶段，利用流水线技术实现高速乘法。
3.二维阵列乘法器：利用二维阵列结构，实现高效的大规模乘法运算。
【FPGA 中乘法的优势与应用】
1.并行处理：FPGA 可以同时执行多个乘法操作，大大提高运算速度。
2.灵活性高：FPGA 可以根据需求调整乘法器的规模和数量，满足不同应用场景的需求。
3.资源可重配置：FPGA 中的乘法器可以与其他逻辑功能共享资源，提高资源利用率。
fpga中做乘法
fpga中做乘法摘要：一、FPGA 简介二、FPGA 中的乘法运算三、FPGA 乘法器的优化方法四、总结正文：FPGA（现场可编程门阵列）是一种集成电路，它可以通过编程实现数字电路的设计与实现。
随着现代数字信号处理技术的不断发展，FPGA 在通信、图像处理、人工智能等领域得到了广泛应用。
在FPGA 中进行乘法运算是一项基本任务，本文将介绍FPGA 中乘法运算的相关知识。
在FPGA 中进行乘法运算，首先要了解FPGA 的基本结构和原理。
FPGA 内部由大量的可编程逻辑单元（LE）、输入输出模块（IOB）、时钟管理模块（CPM）等组成。
通过对这些模块的配置和编程，可以实现各种数字逻辑电路，包括乘法器。
在FPGA 中实现乘法运算，主要有以下几种方法：1.使用查找表（LUT）实现乘法器：查找表是一种具有多个输入和输出的存储单元，可以通过编程实现输入与输出之间的映射。
利用查找表可以将乘法运算分解为加法运算，从而实现乘法器的快速计算。
2.使用数字信号处理（DSP）模块实现乘法器：FPGA 中通常集成了数字信号处理模块，这些模块专为处理数字信号而设计，具有高速度和低功耗的特点。
通过使用DSP 模块，可以实现高效、低功耗的乘法器。
3.使用乘法器IP 核：为了减少乘法器设计的复杂度，可以直接使用FPGA 厂商提供的乘法器IP 核。
这些IP 核经过优化，性能和面积都得到了很好的平衡。
为了提高FPGA 乘法器的性能，可以采用以下优化方法：1.流水线技术：通过将乘法运算分解为多个阶段，并行执行，可以提高乘法器的运行速度。
2.优化乘法算法：可以对乘法算法进行优化，例如使用快速傅里叶变换（FFT）等高效算法，降低乘法器的计算复杂度。
3.资源复用：通过合理分配FPGA 资源，实现乘法器的资源共享，可以提高乘法器的性能。
总之，FPGA 中乘法运算的设计与优化是数字电路设计中的一个重要环节。
通过了解FPGA 的基本原理，掌握乘法运算的方法和优化技巧，可以实现高效、低功耗的乘法器设计。
fpga中做乘法
FPGA中实现乘法运算的优化策略与方法在FPGA（Field-Programmable Gate Array，可编程逻辑门阵列）中实现乘法运算是一项基本但重要的任务。
乘法是数字信号处理、图像处理、通信系统等领域中常见的操作。
以下是在FPGA中实现乘法运算的详细讨论。
一、基本概念乘法运算通常是指两个数或变量相乘。
在二进制表示中，乘法被看作是位操作的一种，它逐位地对两个数进行相乘，然后将结果加在一起。
因此，乘法运算在硬件实现中通常涉及到二进制数的位操作。
二、硬件实现在FPGA中，乘法可以通过查找表（LUT）、加法器、移位器等硬件资源来实现。
1.查找表（LUT）: 查找表是一种存储了预先计算结果的数据结构，可以用于快速查找和执行乘法。
例如，如果我们要实现一个4位乘以4位的乘法器，我们可以创建一个16行的查找表，其中每一行都存储了对应输入组合的乘法结果。
这样，我们只需要通过查找输入来获取乘法结果，大大提高了计算速度。
2.加法器和移位器: 对于非预计算乘法（例如大数乘法），我们通常使用加法和移位操作来逐步计算乘积。
在这种实现中，加法器用于计算中间的和，而移位器用于调整进位和数据的位置。
三、实现方法在FPGA中实现乘法有几种常见的方法：1.内嵌乘法器: 许多FPGA都提供了内嵌的硬件乘法器，可以直接使用这些乘法器来实现乘法操作。
这通常是最简单和最直接的方法，但可能不适合大规模或特定需求的乘法实现。
2.定制逻辑设计: 如果你需要大规模、高效率或者特定模式的乘法实现，你可能需要利用硬件描述语言（如VHDL或Verilog）来设计定制的乘法逻辑。
这需要深入理解数字电路设计和FPGA编程，但可以提供更高的性能和灵活性。
3.IP核（Intellectual Property Core）: 一些FPGA供应商提供了预先设计好的IP核，这些核可以作为模块用于设计。
这些IP核通常经过优化以提供高性能和低功耗，但可能需要付费购买。
基于FPGA的16位乘法器例程
摘抄自特权同学的例程2015.9.2316位乘法器的设计`timescale 1ns / 1psmoduletop_module(clk,rst_n,start,ain,bin,yout,done);input clk; //芯片的时钟信号。
input rst_n; //低电平复位、清零信号。
定义为0表示芯片复位；定义为1表示复位信号无效。
input start; //芯片使能信号。
定义为0表示信号无效；定义为1表示芯片读入输入管脚得乘数和被乘数，并将乘积复位清零。
input[15:0] ain; //输入a（被乘数），其数据位宽为16bit.input[15:0] bin; //输入b（乘数），其数据位宽为16bit.output[31:0] yout; //乘积输出，其数据位宽为32bit.output done; //芯片输出标志信号。
定义为1表示乘法运算完成.reg[15:0] areg; //乘数a寄存器reg[15:0] breg; //乘数b寄存器reg[31:0] yout_r; //乘积寄存器regdone_r;reg[4:0] i; //移位次数寄存器//------------------------------------------------//数据位控制always @(posedgeclk or negedgerst_n)if(!rst_n) i <= 5'd0;else if(start && i < 5'd17) i <= i+1'b1;else if(!start) i <= 5'd0;//------------------------------------------------//乘法运算完成标志信号产生always @(posedgeclk or negedgerst_n)if(!rst_n) done_r<= 1'b0;else if(i == 5'd16) done_r<= 1'b1; //乘法运算完成标志else if(i == 5'd17) done_r<= 1'b0; //标志位撤销assign done = done_r;//------------------------------------------------//专用寄存器进行移位累加运算always @(posedgeclk or negedgerst_n) beginif(!rst_n) beginareg<= 16'h0000;breg<= 16'h0000;yout_r<= 32'h00000000;endelse if(start) begin //启动运算if(i == 5'd0) begin //锁存乘数、被乘数areg<= ain;breg<= bin;endelse if(i > 5'd0 && i < 5'd16) beginif(areg[i-1]) yout_r = {1'b0,yout[30:15]+breg,yout_r[14:1]}; //累加并移位else yout_r<= yout_r>>1; //移位不累加endelse if(i == 5'd16 &&areg[15]) yout_r[31:15] <= yout_r[31:15]+breg;endendassignyout =yout_r;endmodule上面代码中最不容易理解的应该就是红色部分。
FPGA中乘除法的逼近算法
FPGA 中实现乘除法的逼近算法1. 前言FPGA 中，乘法的运算需要耗费大量的逻辑资源，或者需要调用乘/除法核，而在一些条件下，需要批处理的运算如果使用传统方法计算就十分不经济，甚至是不可达到的了，还有一些除法运算，更是让广大从业者费脑筋。
本文提出一种近似方法实现乘法和除法的逼近算法，在对精度要求不是非常高的场合是很实用的。
2. 算法分析滤波器中的运算主要为乘法和加法，对乘法运算，当乘数位数比较小时比较容易计算，但随着乘数位数的增加，乘法运算所需耗费的资源是成指数倍增的，因此，有必要采用一种更为简单易行且不损失精度的运算方法完成较大数据的乘法。
再结合FPGA 适宜计算模2运算的特点，基于下列公式（1），可得到一种计算方法。
(222)m n k A R A ⨯=⨯+++ （1）式（1）中A 表示要进行运算的一个整数，R 代表另一个比较大的乘数，我们就是对这个R 进行逼近，这里要求R>>1。
于是，m 、n 、k …为大于1的整数。
例如R=65546，分解R ，步骤为： 1R =R-162=65546-65536=102R =1R -32=10-8=23R =2R -2=2-2=0于是R=162+32+2，于是 163163(222)222A R A A A A ⨯=⨯++=⨯+⨯+⨯ （2）基于（2）式，可以看出，计算A R ⨯只需计算162A ⨯、32A ⨯和2A ⨯，再将此三个数求和即可，而计算2m A ⨯（m>1）时在FPGA 中只需将A 左移m 位即可，如此一来，计算A R ⨯将变得非常快速且节约资源，计算精度也非常高。
乘法存在各种可能情况，有大于1的整数做乘数，也有小于1的小数做乘数，还有既包含整数也包含小数的正数；同时，除法操作往往可以看做带小数的乘法操作。
因此，在做各类乘法时需考虑不同状况。
整数乘法上面已经讨论过，但FPGA 中对小数乘法计算是无能为力的，因为FPGA 不支持小数运算。
用verilog编写16位加法器乘法器自动售货机
Verilog课程实验报告实验1十六位超前进位加法器1.1系统设计要求用超前进位加法器实现一个有符号位的16位加法器，并且考虑溢出的情况2.1详细设计根据超前进位加法器的原理Co = G | ( P & Ci ) S = P ^ Ci 设计出4位加法器的子模块，然后通过4个4位加法器的相连来得到十六位的加法器。
原理如下图所示。
溢出用flag=0表示。
3.1程序//-------------16位超前进位加法器-----------------module cla16(a,b,s,flag); //含有a ，b ，输出s ，进位flag 的模块 input [15:0] a,b;//输入a ，b output [16:0] s; //输出 s output reg flag; //进位FA FA FA FAP 0G 1P 0G 1P 2G 2P 3G 3C o,3C o,2C o,1C o,0C i,0FA FA FA FAP 0G 1P 0G 1P 2G 2P 3G 3C o,2C o,1C o,0C i,0C o,3M u l t i p l e x e rBP=P o P 1P 2P 3Idea: If (P0 and P1 and P2 and P3 = 1)then C o3 = C 0, else “kill” or “generate”.wire pp4,pp3,pp2,pp1;wire gg4,gg3,gg2,gg1;wire [15:0] Cp;wire [15:0] p,g;pg i0 (a[15:0],b[15:0],p[15:0],g[15:0]);add i1 (p[3],p[2],p[1],p[0],g[3],g[2],g[1],g[0],pp1,gg1);add i2 (p[7],p[6],p[5],p[4],g[7],g[6],g[5],g[4],pp2,gg2);add i3 (p[11],p[10],p[9],p[8],g[11],g[10],g[9],g[8],pp3,gg3);add i4 (p[15],p[14],p[13],p[12],g[15],g[14],g[13],g[12],pp4,gg4);add i5 (pp4,pp3,pp2,pp1,gg4,gg3,gg2,gg1,pp5,gg5);//调用四位加法器模块add4 l0 (p[3],p[2],p[1],p[0],g[3],g[2],g[1],g[0],1'b0,Cp[3],Cp[2],Cp[1],Cp[0]);add4 l1 (p[7],p[6],p[5],p[4],g[7],g[6],g[5],g[4],Cp[3],Cp[7],Cp[6],Cp[5],Cp[4]);add4 l2 (p[11],p[10],p[9],p[8],g[11],g[10],g[9],g[8],Cp[7],Cp[11],Cp[10],Cp[9],Cp[8]);add4 l3 (p[15],p[14],p[13],p[12],g[15],g[14],g[13],g[12],Cp[11],Cp[15],Cp[14],Cp[13],Cp[12]); assign s[0]=p[0]^1'b0; //保留位assign s[1]=p[1]^Cp[0];assign s[2]=p[2]^Cp[1];assign s[3]=p[3]^Cp[2];assign s[4]=p[4]^Cp[3];assign s[5]=p[5]^Cp[4];assign s[6]=p[6]^Cp[5];assign s[7]=p[7]^Cp[6];assign s[8]=p[8]^Cp[7];assign s[9]=p[9]^Cp[8];assign s[10]=p[10]^Cp[9];assign s[11]=p[11]^Cp[10];assign s[12]=p[12]^Cp[11];assign s[13]=p[13]^Cp[12];assign s[14]=p[14]^Cp[13];assign s[15]=p[15]^Cp[14];assign s[16]=pp5|gg5;//溢出判断模块always@(a,b,s)beginif ((a[15]==1&&b[15]==1&&s[15]==0)||(a[15]==0&&b[15]==0&&s[15]==1))flag=1'b1;elseflag=1'b0;endendmodule//4位加法器模块module add4(p[3],p[2],p[1],p[0],g[3],g[2],g[1],g[0],Co,Cp[3],Cp[2],Cp[1],Cp[0]);input [3:0]p,g;output [3:0] Cp;assign Cp[0]=g[0]|p[0]&Co;assign Cp[1]=g[1]|p[1]&Cp[0];assign Cp[2]=g[2]|p[2]&Cp[1];assign Cp[3]=g[3]|p[3]&Cp[2];endmodule//模块间的进位module add(p[3],p[2],p[1],p[0],g[3],g[2],g[1],g[0],pp,gg); input [3:0]p,g;output pp,gg;assign pp=p[3]&p[2]&p[1]&p[0];assign gg=g[3]|(p[3]&(g[2]|p[2]&(g[1]|p[1]&g[0]))); endmodule//进位信号的产生module pg(a,b,p,g);input [15:0] a,b;output [15:0] p,g;assign p=a^b;assign g=a&b;endmodule4.1测试程序通过产生一个随机输入a和b，来验证c=a+b。
基于FPGA的16位乘法器的实现
目录引言....................................................................................................................................... - 1 - 摘要....................................................................................................................................... - 2 -一、乘法器概述....................................................................................................................... - 3 -1.1 EDA技术的概念........................................................................................................ - 3 -1.2 EDA技术的特点........................................................................................................ - 3 -1.3 EDA设计流程............................................................................................................ - 5 -1.4硬件描述语言（Verilog HDL）................................................................................ - 5 -二、16位乘法器的设计要求与设计思路.............................................................................. - 6 -2.2 设计要求.................................................................................................................... - 6 -三、16位乘法器的总体框图.................................................................................................. - 6 -四、16位乘法器的综合设计.................................................................................................. - 7 -4.1 16位乘法器功能........................................................................................................ - 7 -4.2 16位乘法器设计思路................................................................................................ - 8 -4.3 基于Verilog HDL 硬件语言的乘法器设计 ............................................................ - 8 -（1）输入模块......................................................................................................... - 8 -（2）乘法模块......................................................................................................... - 9 -五、总体调试与仿真结果..................................................................................................... - 10 -5.1乘法器的RTL Viewer .......................................................................................... - 10 -5.2 16位乘法器的系统程序：....................................................................................... - 11 -5.3计算结果仿真结果................................................................................................... - 12 -5.3.1仿真测试程序（a=6，b=10）.............................................................................. - 12 - 总结......................................................................................................................................... - 16 - 参考文献................................................................................................................................. - 16 -引言随着微电子技术的飞速发展，集成电路工艺进入深亚微米阶段，特征尺寸变得越来越小。
16位乘法器学习笔记(Verilog语言源程序+仿真程序)
LCD1602显示源程序如下：module lcd1602(input clk, //60Minput rst_n,output lcd_p, //Backlight Source + lcd屏幕背光output lcd_n, //Backlight Source -output reg lcd_rs, //0:write order; 1:write dataoutput lcd_rw, //0:write data; 1:read dataoutput reg lcd_en, //negedge 在lcd_en下降沿需保证数据有效output reg [7:0] lcd_data);mux16mul(.rst_n(rst_n),.clk(clk),.start(start),.ain(data0),.bin(data1),.yout(data2),.done(done));//端口名称关联//--------------------lcd1602 order----------------------------parameter Mode_Set = 8'h31, //功能设置，Cursor_Set = 8'h0c, //光标设置Address_Set = 8'h06, //输入模式设置Clear_Set = 8'h01; //清屏设置/****************************LCD1602 Display Data****************************/ wire [7:0] data_r0,data_r1,data_r2; //乘数、被乘数wire [15:0]data0,data1; //结果显示wire [31:0]data2;wire [7:0] addr; //write addresswire start,done;assign data_r0 = 8'h30 + data0[7:0] ; // 8'h30在LCD1602上显示值为0。
vivado乘法器调用
Vivado乘法器调用一、介绍Vivado是Xilinx公司开发的图形化设计环境，用于开发FPGA（可编程逻辑门阵列）和SoC（片上系统）应用。
在FPGA设计中，乘法器是一种常用的算术电路，用于实现乘法运算。
Vivado提供了便捷的方法来调用乘法器，使得乘法器的设计和实现变得更加简单和高效。
二、Vivado的乘法器调用方法在Vivado中，可以通过以下几种方式来调用乘法器：1. 使用IP库Vivado提供了内置的IP库，其中包含了各种常见的模块和电路，包括乘法器。
通过在项目中添加相应的IP库，我们可以方便地调用乘法器。
具体的步骤如下： 1. 打开Vivado工程，并确保正确加载了所需的IP库。
2. 在工程目录的“IP Catalog”面板中浏览乘法器相关的IP。
3. 选择合适的乘法器IP，并将其拖拽到设计面板中。
4. 根据需要，设置乘法器的参数和选项。
5. 连接乘法器的输入和输出端口，确保设计的连通性。
6. 完成设计后，生成比特流文件，用于配置FPGA。
2. 使用HDL代码除了使用IP库外，我们还可以通过编写HDL（硬件描述语言）代码来实现乘法器的功能，并在Vivado中调用。
下面是一个使用Verilog语言编写的乘法器的示例代码：module multiplier(input wire [7:0] A, input wire [7:0] B, output wire [15:0] P);assign P = A * B;endmodule在Vivado中调用HDL代码的步骤如下： 1. 在Vivado工程中创建一个新的HDL源文件，并将乘法器的代码粘贴进去。
2. 编译HDL源文件，生成仿真模型。
3. 在设计面板中添加一个“Black Box”模块，并将其与乘法器的输入输出端口连接。
4. 根据需要，设置乘法器的参数和选项。
5. 连接乘法器的输入和输出端口，确保设计的连通性。
6. 完成设计后，生成比特流文件，用于配置FPGA。
FPGA程序 乘法器,分频器
乘法器：by leasualmodule mui44(a,b,rst,out,bai,shi,ge);input rst;input[3:0]a,b;output out,bai,shi,ge;reg[3:0]bai,shi,ge;wire[7:0]out1,out2,out3,out4;reg[7:0]out;always @(*)if(!rst)beginout=0;bai=0;shi=0;ge=0;endelsebeginout=out1+out2+out3+out4;bai=out/100;shi=out%100/10;ge=out%10;endassign out1=(b[0]==1)?a:0;assign out2=(b[1]==1)?(a<<1):0;assign out3=(b[2]==1)?(a<<2):0;assign out4=(b[3]==1)?(a<<3):0;endmodule奇数分频：by leasualmodule jishufenp(rst,clk,clkout);parameter N=3;//计数器的位数N的最大计数值要大于或等于M parameter M=7; //要分频的模，取奇数input rst;input clk;output clkout;reg tempp,tempn;reg [N-1:0] count;always @(negedge rst or posedge clk)if(!rst)begincount<=0;tempp<=0;endelsebegincount<=count+1;if(count==M/2)tempp<=1;else if(count==M-1)begintempp<=0;count<=0;endendalways @(negedge rst or negedge clk)if(!rst)tempn<=0;elsetempn<=tempp;assign clkout=tempp|tempn;endmodule状态机：/************************************** gongneng: jian ce xulie 1011 chengxuby leasual2010.11.29**************************************/ module ztj2(a,rst,clk,q);input clk,a,rst;output q;reg q;reg[7:0] cur_state;parameter s1=8'b0000_0001,s2=8'b0000_0010,s3=8'b0000_0100,s4=8'b0000_1000,s5=8'b0001_0000,s6=8'b0010_0000,s7=8'b0100_0000,s8=8'b1000_0000;always@(posedge clk or negedge rst)if(~rst)begincur_state<=s1;endelsecase(cur_state)s1:begincur_state<=((a==1)?s2:s1);q<=0;ends2:begincur_state<=((a==0)?s3:s2);q<=0;ends3:begincur_state<=((a==1)?s4:s1);q<=0;ends4:begincur_state<=((a==1)?s5:s3);q<=0;ends5:begincur_state<=((a==0)?s6:s2);q<=0;ends6:begincur_state<=((a==1)?s7:s1);q<=0;ends7:begincur_state<=((a==0)?s8:s5);q<=0;ends8:if(a==1)begincur_state<=s1;q<=1;endelsebegincur_state<=s1;q<=0;enddefault:begincur_state<=s1;q<=0;endendcaseendmodule。
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上课的时候一直听老师说真正实践的时候你别想着要自己写一个乘法器，那样子做的孩子是笨蛋。
不管老师说得对不对，总之，既然FPGA内部有硬件乘法器那么为啥不直接使用呢，而且在写verilog使用是非常简单的，只是用个*号就轻易搞定。
只要所使用的FPGA内嵌有乘法器，则综合软件在综合的时候就会自动帮你调用乘法器实现。
下面是一段简单代码：
module mult(outcome,a,b); input [7:0] a,b; output [15:0]outcome;
assign outcome = a*b; endmodule
综合后RTL view为：
再查看综合报告，主要是看消耗了多少资源：
从上图可以清楚看出，逻辑单元几乎没有消耗，而看到Embedded Multipler 9-bit elements 使用了36个中的1个，意思说ep2c8q208c8这款FPGA有36个Embedded Multipler 9-bit elements 而这次设计使用了1个。
这样一看，觉得资源消耗真的不多。
刚刚又写了一个关于RGB2YUV的代码，结果发现了一个蛮有趣的问题。
先看这段代码：
//==================================================== reg [17:0]yr, yg, yb; reg [19:0]y1; always @(posedge clk or negedge rst_n)
begin if(!rst_n)begin yr <= 18'd0; yg <= 18'd0; yb <= 18'd0; y1 <= 20'd0; end else begin yr <= 10'h132*r; yg <= 10'h259*g; yb <=
10'h074*b; y1 <= yr + yg + yb; end end
从代码可以看出这里出现了三个*号，本以为会调用三个内嵌的硬件乘法单元，
结果不是，在综合报告里面可以看出，调用的硬件乘法单元为0，这是为什么呢，然后我将上面两段代码做了一下比较，发现，下面这段是乘以常数的，而
上面的是乘以寄存器。
为了证明这个变化会使得综合有所变化我做了一下改动，就是把乘以常数的某一句改成乘以寄存器：yg <= yr*g;
综合报告显示使用了两个硬件乘法单元，至于为什么是两个是因为yr的宽度超
出了9bits。
接下来再看看综合时候的一些信息：
想必大家都看得到lpm这三个字母，意思就是调用了altera自带的宏模块。
反正我们是不用自己写乘法器的，即使只是调用了宏模块，我相信宏模块有经
过优化的，而且可以加快我们的开发周期。
以上的看法也可以在RTL view里面得到验证。
得到的结论是：有常数作为输入的时候，tool是不会调用内嵌的硬件乘法器，
但是会调用tool自带的宏模块。
而且做乘法的时候tool并不会帮你把代码优化
成移位操作。
当相乘的两个数都是reg的时候，tool会调用内嵌的乘法器。