parameter参数传递的16位乘法器.docx
16位有符号乘法器设计
对每个部分积，符号扩展的过程可以看成符号位取非，再上全 1 的扩展。这也是前面部 分积产生电路中取 E 为符号位的非的原因。 对于全 1 的扩展，可以预先计算出结果。如图 6 中的 1 阵列，经过计算，可以化简成 图 7 的样子。 然后，加上符号位的非，得图 8。类似前面符号位扩展，可以把 E+(11)b 变为 EEE 。(图 9)
1. 部分积的产生
我们知道，N 位补码表示的数，它的值等于
val ( X ) X N 1 2N 1 X N 2 2N 2
X 2 22 X1 21 X 0 20
2 / 12
根据 ( X k ) 2k ( X k ) 2k 1 (2 X k ) 2k 1 ，可以把一个奇数项分解成前后两个偶数项 （图 1），那么部分积的数量减少了一半。变换之后，X 的值可以表示为
表 1 Wallace 资源使用情况
资源 半加器 全加器
数量 22 个 91 个
7 / 12
16 bits
A
PP[i] 1 E E S Half Adder Full Adder
B
C
D
E
F
图 10 构造 Wallace Tree
3) 加法器的选择 使用 DC 综合时，可以指定加法器的实现方式。在 Verilog 代码中，通过注释指定 DC 综 合时选用的加法器类型， 如图 11。 根据 synopsys 提供的 DesignWare Building Block IP user guide，在设计中指定模块实现的方法如下。
二. 方案选择
编码方式： Booth2 编码 拓扑结构： Wallace 树 加法器：Carry look ahead Adder Booth2 编码可以使部分积的数量减半，并且解决了符号问题，也就是说，符号位不需要 单独处理。 部分积的累加采用 Wallace 树，和其它拓扑结构相比，Wallace 具有硬件节省，延时小的 优点，Wallace 树的传播延时等于 O(log3/2 N ) 。 最终相加使用的加法器使用的是 DesignWare 中的超前进位加法器，通过在 Verilog 中添 加 synopsis 控制命令来明确指定 DC 选择何种实现。
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。
parameter参数传递的16位乘法器
parameter参数传递的16位乘法器选用课后习题设计题目：设计一个4位乘法器，为此首先设计一个4位加法器，用例化语句调用这个加法器，用移位相加的方式完成乘法。
并以此为基础，使用parameter参数传递的功能，设计一个16位乘法器。
加法器采用行波进位的方法。
4位加法器设计如下：module ripple_carry_adder(x, y, cin, sum, cout);parameter N = 4;input cin;input [N-1:0] x, y;output [N-1:0] sum;output cout;reg cout;reg [N-1:0] sum;reg q[N:0];always @(x or y or cin)begin:ADDER integer i;q[0] = cin;for(i=0; i<=N-1; i=i+1)beginq[i+1] = (x[i]&y[i]) | (x[i]&q[i]) | (y[i]&q[i]);sum[i] = x[i] ^ y[i] ^ q[i];endcout = q[N];endendmodule以此为基础的4位乘法器如下：module top(load, rst, clk, dataa, datab, sum);parameter n = 4;input load;input rst;input clk;input [n-1:0] dataa;input [n-1:0] datab;output [2*n-1:0] sum;parameter [1:0] state_s1 = 0,state_s2 = 1;reg [1:0] next_state;reg [2*n-1:0] dataa_register;reg [n-1:0] datab_register;reg [2*n-1:0] sum_tmp,sum_tmp2; wire cout;assign sum = sum_tmp;always @(negedge rst or posedge clk) begin:integer i;if (rst == 1'b0)beginfor (i = 0; i <= 2 * n - 1; i = i + 1)begindataa_register[i] <= 1'b0;sum_tmp[i] <= 1'b0;endfor (i = 0; i <= n - 1; i = i + 1)datab_register[i] <= 1'b0;next_state <= state_s1;endelsecase (next_state)state_s1 :if (load == 1'b1)begindataa_register[n - 1:0] <= dataa;datab_register <= datab;for (i = 0; i <= 2 * n - 1; i = i + 1)sum_tmp[i] <= 1'b0;next_state <= state_s2;endstate_s2 :beginif (datab_register[0] == 1'b1)// sum_tmp <= sum_tmp + dataa_register;sum_tmp<={(n-1)'b0,cout,sum_tmp2[n-1:0]};if (datab_register == 4'h0)next_state <= state_s1;elsebegindatab_register[n - 2:0] <= datab_register[n - 1:1];datab_register[n - 1] <= 1'b0;dataa_register[2 * n - 1:1] <= dataa_register[2 * n - 2:0];dataa_register[0] <= 1'b0;endendendcaseendripple_carry_adder #(N = 4) u0(.x(sum_tmp), .y(dataa_register), .cin(1'b0), .sum(sum_tmp2), .cout(cout));endmodule以此为基础的16位乘法器为：module top(load, rst, clk, dataa, datab, sum,ready);parameter n = 16;input load;input rst;input clk;input [n-1:0] dataa;input [n-1:0] datab;output [2*n-1:0] sum;output ready;parameter [1:0] state_s1 = 0,state_s2 = 1;reg [1:0] next_state;reg [2*n-1:0] dataa_register;reg [n-1:0] datab_register;reg [2*n-1:0] sum_tmp;reg ready;wire [2*n-1:0] sum_tmp2;wire cout;integer i;assign sum = sum_tmp;always @(negedge rst or posedge clk) beginif (rst == 1'b0)beginready<=1'b0;for (i = 0; i <= 2 * n - 1; i = i + 1)begindataa_register[i] <= 1'b0;sum_tmp[i] <= 1'b0;endfor (i = 0; i <= n - 1; i = i + 1)datab_register[i] <= 1'b0;next_state <= state_s1;endelsecase (next_state)state_s1 :if (load == 1'b1)begindataa_register[2*n - 1:n]<=0;dataa_register[n - 1:0] <= dataa;datab_register <= datab;ready<=1'b0;for (i = 0; i <= 2 * n - 1; i = i + 1)sum_tmp[i] <= 1'b0;next_state <= state_s2;endstate_s2 :beginif (datab_register[0] == 1'b1)// sum_tmp <= sum_tmp + dataa_register;sum_tmp<={sum_tmp2};if (datab_register == 4'h0) beginnext_state <= state_s1;ready<=1'b1;endelsebegindatab_register[n - 2:0] <= datab_register[n - 1:1];datab_register[n - 1] <= 1'b0;dataa_register[2 * n - 1:1] <= dataa_register[2 * n - 2:0];dataa_register[0] <= 1'b0;endendendcaseendripple_carry_adder#(2*n)u0(.x(sum_tmp), .y(dataa_register), .cin(1'b0), .sum(sum_tmp2), .cout(cout));endmodule流程图：.... .. ... 学习参考 . 仿真图：4位加法器4位乘法器16位乘法器。
16位vhdl乘法器详解,加仿真图
控制模块：library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_arith.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity cont_modu isport(Clk : in std_logic ;Start : in std_logic; //数据输入开始信号en_sig : out std_logic; //控制运算信号，为‘1’运算数据out_sig : out std_logic // 运算完成信号);end entity;architecture rlt_cont_modu of cont_modu issignal cnt :integer range 0 to 15 :=0;//定义从0到15type state is(S_idle,S_work,S_1d,S_2d);//运算状态信号，状态机signal st_ty : state :=S_idle;beginprocess(Clk)beginif rising_edge(Clk) thencase st_ty is 选择语句；S_idle为空闲状态，当输入数据后Start信号为1就开始工作when S_idle => if Start ='1' then 如果为1就跳转到S_work状态，并且使能信号置1st_ty <= S_work;en_sig <='1';else 不然继续在S_idle状态st_ty <= S_idle;en_sig <='0';end if;out_sig <='0';when S_work => if cnt =15 then 在S_work状态下，cnt信号一直加1，加满16个数就跳转到S_1d，然后使能信号en_sig 就为0。
kk16位硬件乘法器
十六位硬件乘法器一、摘要1、设计要求：位宽十六，输入2个两位十进制相乘，能在数码管上显示积的信息！2、原理说明：十六位硬件乘法器可以分解为由2个8位2进制相乘得到，但要求输入十进制，故可用8421BCD码将2位十进制译成8位2进制即可，本次课设使用的是移位相加法来实现乘法！3、开发板使用说明：sw1到sw8开关是数据输入按键，即一次可同时输入八位数据，对于运算y=a*b,由于加入了辅助程序，总共要输入2次，每次输入的数据分别代表a转换为2进制的八位数，b转换成2进制的八位数，。
每按一次按键s3，即输入当前所设定的八位数据一次，,在数据输入完成后，按s2，进行运算，并由数码管输出用十进制表示的结果。
二、正文1、系统设计方案提出由于是2位的十进制，输入的数据不是很大，转换为二进制也是8位，故想到使用移位相加的方法来实现乘法的功能，同时移位相加是最节省资源的一种方法，其思路是乘法通过逐项移位相加来实现，根据乘数的每一位是否为1，若为1将被乘数移位相加，比较简单，适合本次课程设计。
2，电路划分，电路主要由3部分组成，第一部分是将输入的十进制译成2进制，第二部分是乘法器部分，第三部分是将得到的16位二进制结果译为十进制！第一部分LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY chengshu ISPORT (a: IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);cq : OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0) );END chengshu;ARCHITECTURE behav OF chengshu ISBEGINprocess(a)begincase a iswhen "0000" => cq<="00000000";when "0001" => cq<="00001010";when "0010" => cq<="00010100";when "0011" => cq<="00011110";when "0100" => cq<="00101000";when "0101" => cq<="00110010";when "0110" => cq<="00111100";when "0111" => cq<="01000110";when "1000" => cq<="01010000";when "1001" => cq<="01011010";when others =>null;end case ;end process;end ARCHITECTURE behav;library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity add8 isport(a:in std_logic_vector(7 downto 0);b:in std_logic_vector(3 downto 0);qout:out std_logic_vector(7 downto 0));end add8;architecture ab of add8 issignal tmp1,tmp2,tmp:std_logic_vector(8 downto 0); begintmp1<='0'&a;tmp2<="00000"&b;tmp<=tmp1+tmp2;qout<=tmp(7 downto 0);end ab;第二部分：library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity cheng isport ( start : in std_logic;a : in std_logic_vector(7 downto 0);b : in std_logic_vector(7 downto 0);y : out std_logic_vector(15 downto 0)); end cheng;architecture behav of cheng issignal ql : std_logic_vector(7 downto 0);signal qz : std_logic_vector(7 downto 0);signal qy : std_logic_vector(15 downto 0);beginprocess(a,ql,qz,qy,b,start)variable q0 : std_logic_vector(15 downto 0); variable q1 : std_logic_vector(15 downto 0); variable q2 : std_logic_vector(15 downto 0); variable q3 : std_logic_vector(15 downto 0); variable q4 : std_logic_vector(15 downto 0); variable q5 : std_logic_vector(15 downto 0); variable q6 : std_logic_vector(15 downto 0); variable q7 : std_logic_vector(15 downto 0); variable q8 : std_logic_vector(15 downto 0); beginql<=a;qz<=b;q8:="0000000000000000";q7:="00000000"&ql;q0:="00000000"&ql;q7:=q7+q7;q1:=q7;q7:=q7+q7;q2:=q7;q7:=q7+q7;q3:=q7;q7:=q7+q7;q4:=q7;q7:=q7+q7;q5:=q7;q7:=q7+q7;q6:=q7;q7:=q7+q7;if start='1' thenif qz(0)='1' then q8:=q8+q0;end if;if qz(1)='1' then q8:=q8+q1;end if;if qz(2)='1' then q8:=q8+q2;end if;if qz(3)='1' then q8:=q8+q3;end if;if qz(4)='1' then q8:=q8+q4;end if;if qz(5)='1' then q8:=q8+q5;end if;if qz(6)='1' then q8:=q8+q6;end if;if qz(7)='1' then q8:=q8+q7;end if;end if;qy<=q8;end process;y<=qy;end behav;第三部分IBRARY ieee;USE ieee.std_logic_1164.all;USE ieee.std_logic_unsigned.all;USE ieee.std_logic_arith.all;ENTITY jian ISport( a: in std_logic_vector(15 downto 0) ;cnt : OUT std_logic_vector(15 downto 0) ;qout: OUT std_logic_vector(3 downto 0) );END ;ARCHITECTURE hdlarch OF jian ISBEGINprocess(a)beginif a>8999 then cnt<=a-9000;qout<="1001";elsif a>7999 then cnt<=a-8000;qout<="1000";elsif a>6999 then cnt<=a-7000;qout<="0111";elsif a>5999 then cnt<=a-6000;qout<="0110";elsif a>4999 then cnt<=a-5000;qout<="0101";elsif a>3999 then cnt<=a-4000;qout<="0100";elsif a>2999 then cnt<=a-3000;qout<="0011";elsif a>1999 then cnt<=a-2000;qout<="0010";elsif a>999 then cnt<=a-1000;qout<="0001";else cnt<=a ;qout<="0000";end if;end process;end hdlarch;LIBRARY ieee;USE ieee.std_logic_1164.all;USE ieee.std_logic_unsigned.all;USE ieee.std_logic_arith.all;ENTITY jian1 ISport( a: in std_logic_vector(15 downto 0) ;cnt : OUT std_logic_vector(15 downto 0) ;qout: OUT std_logic_vector(3 downto 0) );END ;ARCHITECTURE hdlarch OF jian1 ISBEGINprocess(a)beginif a>899 then cnt<=a-900;qout<="1001";elsif a>799 then cnt<=a-800;qout<="1000";elsif a>699 then cnt<=a-700;qout<="0111";elsif a>599 then cnt<=a-600;qout<="0110";elsif a>499 then cnt<=a-500;qout<="0101";elsif a>399 then cnt<=a-400;qout<="0100";elsif a>299 then cnt<=a-300;qout<="0011";elsif a>199 then cnt<=a-200;qout<="0010";elsif a>99 then cnt<=a-100;qout<="0001";else cnt<=a ;qout<="0000";end if;end process;end hdlarch;LIBRARY ieee;USE ieee.std_logic_1164.all;USE ieee.std_logic_unsigned.all;USE ieee.std_logic_arith.all;ENTITY jian2 ISport( a: in std_logic_vector(15 downto 0) ;cnt : OUT std_logic_vector(15 downto 0) ;qout: OUT std_logic_vector(3 downto 0) );END ;ARCHITECTURE hdlarch OF jian2 ISBEGINprocess(a)beginif a>89 then cnt<=a-90;qout<="1001";elsif a>79 then cnt<=a-80;qout<="1000";elsif a>69 then cnt<=a-70;qout<="0111";elsif a>59 then cnt<=a-60;qout<="0110";elsif a>49 then cnt<=a-50;qout<="0101";elsif a>39 then cnt<=a-40;qout<="0100";elsif a>29 then cnt<=a-30;qout<="0011";elsif a>19 then cnt<=a-20;qout<="0010";elsif a>9 then cnt<=a-10;qout<="0001";else cnt<=a ;qout<="0000";end if;end process;end hdlarch;但是由于2个8位2进制在开发板上不好输入和最后的16位不好译成十进制，故加入几段辅助程序减少其输入次数！library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity test_in isport(test_in: in std_logic_vector(7 downto 0);test_out_ah: out std_logic_vector(3 downto 0);test_out_al: out std_logic_vector(3 downto 0);test_out_bh: out std_logic_vector(3 downto 0);test_out_bl: out std_logic_vector(3 downto 0);clk: in std_logic;led: out std_logic);end entity;architecture one of test_in issignal test_temp: std_logic_vector(7 downto 0);signal cnt: std_logic;begin--process(clk)--begin--if(clk'event and clk='1')then--led<='1';--else--led<='0';--end if;--end process;process(clk)beginif(clk'event and clk='0')thencnt<=not cnt;test_temp<=test_in;end if;end process;process(cnt)begin--if(clk'event and clk='0')thenif(cnt='1')thentest_out_ah<=test_temp(7 downto 4);test_out_al<=test_temp(3 downto 0);elsetest_out_bh<=test_temp(7 downto 4);test_out_bl<=test_temp(3 downto 0);end if;--end if;end process;end architecture;library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity de_shake isport(key_in: in std_logic;key_out: out std_logic;clk_1_2hz: in std_logic);end entity;architecture one of de_shake issignal a,b,c: std_logic;beginprocess(clk_1_2hz)variable key_out_temp: std_logic;beginif(clk_1_2hz'event and clk_1_2hz='1')thena<= key_in;b<=a;c<=b;key_out_temp:=(a and b and c );end if;key_out<=key_out_temp;end process;end architecture;library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity fre_deshake isport(clk_50m: in std_logic;clk_deshake: out std_logic;clk_50: out std_logic);end entity;architecture one of fre_deshake issignal clk_temp: std_logic_vector(20 downto 0); beginclk_50<=clk_50m;process(clk_50m)beginif(clk_50m'event and clk_50m='1')thenclk_temp<=clk_temp+1;end if;end process;clk_deshake<=clk_temp(20);--clk_deshake(1)<=clk_temp(20);end architecture;library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity decode isport(clk_50M: in std_logic;input4: in std_logic_vector(3 downto 0);input3: in std_logic_vector(3 downto 0);input2: in std_logic_vector(3 downto 0);input1: in std_logic_vector(3 downto 0);output: out std_logic_vector(7 downto 0);address: out std_logic_vector(7 downto 0));end entity;architecture one of decode issignal div_clk: std_logic_vector(18 downto 0);signal mode: std_logic_vector(7 downto 0);signal data: std_logic_vector(3 downto 0);begindivclk:process(clk_50M)beginif(clk_50M'event and clk_50M='1')thendiv_clk<=div_clk+1;end if;end process;de_code_01: process(clk_50M,div_clk(18 downto 16))beginif(clk_50M'event and clk_50M='1')thencase div_clk(18 downto 16) iswhen "000"=>mode<="01111111";when "001"=>mode<="10111111";when "010"=>mode<="11011111";when "011"=>mode<="11101111";--when "100"=>--mode<="11110111";--when "101"=>--mode<="11111011";--when "110"=>--mode<="11111101";--when "111"=>--mode<="11111110";when others=>mode<="11111111";end case;end if;end process;de_code_02: process(mode)beginaddress <= mode;case mode iswhen "01111111"=>data<=input4;when "10111111"=>data<=input3;when "11011111"=>data<=input2;when "11101111"=>data<=input1;--when "11110111"=>--data<=input(15 downto 12);--when "11111011"=>--data<=input(11 downto 8);--when "11111101" =>--data<=input(7 downto 4);--when "11111110"=>--data<=input(3 downto 0);when others=>null;end case;end process;decode_03: process(data)begincase data iswhen "0000"=>output<="11000000";when "0001"=>output<="11111001";when"0010"=>output<="10100100";when"0011"=>output<="10110000";when"0100"=>output<="10011001";when"0101"=>output<="10010010";when"0110"=>output<="10000010";when"0111"=>output<="11111000";when"1000"=>output<="10000000";when"1001"=>output<="10010000";--when"1010"=>--output<="10001000";--when"1011"=>--output<="10000011";--when"1100"=>--output<="11000110";--when"1101"=>--output<="10100011";--when"1110"=>--output<="10000110";when others=>output<="10001110";end case;end process;end architecture;第二种方案（无硬件测试）library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity mult16_16 isport(clk: in std_logic;start: in std_logic;ina: in std_logic_vector(15 downto 0);inb: in std_logic_vector(15 downto 0);sout: out std_logic_vector(31 downto 0));end entity;architecture one of mult16_16 issignal cout1: std_logic_vector(19 downto 0);signal cout2: std_logic_vector(23 downto 0);signal cout3: std_logic_vector(27 downto 0);signal cout4: std_logic_vector(31 downto 0);signal a4b1: std_logic_vector(19 downto 0);signal a3b1: std_logic_vector(19 downto 0);signal a2b1: std_logic_vector(19 downto 0);signal a1b1: std_logic_vector(19 downto 0);signal a4b2: std_logic_vector(23 downto 0);signal a3b2: std_logic_vector(23 downto 0);signal a2b2: std_logic_vector(23 downto 0);signal a1b2: std_logic_vector(23 downto 0);signal a4b3: std_logic_vector(27 downto 0);signal a3b3: std_logic_vector(27 downto 0);signal a2b3: std_logic_vector(27 downto 0);signal a1b3: std_logic_vector(27 downto 0);signal a4b4: std_logic_vector(31 downto 0);signal a3b4: std_logic_vector(31 downto 0);signal a2b4: std_logic_vector(31 downto 0);signal a1b4: std_logic_vector(31 downto 0);beginprocess(clk)beginif(clk'event and clk='1')thena4b1<=((ina(15 downto 12)*inb(3 downto 0))&"000000000000");a3b1<=("0000"&(ina(11 downto 8)*inb(3 downto 0))&"00000000");a2b1<=("00000000"&(ina(7 downto 4)*inb(3 downto 0))&"0000");a1b1<=("000000000000"&(ina(3 downto 0)*inb(3 downto 0)));a4b2<=((ina(15 downto 12)*inb(7 downto 4))&"0000000000000000");a3b2<=("0000"&(ina(11 downto 8)*inb(7 downto 4))&"000000000000");a2b2<=("00000000"&(ina(7 downto 4)*inb(7 downto 4))&"00000000");a1b2<=("000000000000"&(ina(3 downto 0)*inb(7 downto 4))&"0000");a4b3<=((ina(15 downto 12)*inb(11 downto 8))&"00000000000000000000");a3b3<=("0000"&(ina(11 downto 8)*inb(11 downto 8))&"0000000000000000");a2b3<=("00000000"&(ina(7 downto 4)*inb(11 downto8))&"000000000000");a1b3<=("000000000000"&(ina(3 downto 0)*inb(11 downto 8))&"00000000");a4b4<=((ina(15 downto 12)*inb(15 downto 12))&"000000000000000000000000");a3b4<=("0000"&(ina(11 downto 8)*inb(15 downto 12))&"00000000000000000000");a2b4<=("00000000"&(ina(7 downto 4)*inb(15 downto 12))&"0000000000000000");a1b4<=("000000000000"&(ina(3 downto 0)*inb(15 downto 12))&"000000000000");end if;end process;process(clk)beginif(clk'event and clk='1')thencout1<=a4b1+a3b1+a2b1+a1b1;cout2<=a4b2+a3b2+a2b2+a1b2;cout3<=a4b3+a3b3+a2b3+a1b3;cout4<=a4b4+a3b4+a2b4+a1b4;end if;end process;process(clk,start)beginif(start='1')thensout<="00000000000000000000000000000000";elsesout<=("000000000000"&cout1)+("00000000"&cout2)+("0000"&cout3)+cout4;end if;end process;end architecture;仿真结果三，参考文献资料，EDA技术和VHDL，和同学一起讨论！四，仿真结果，随便输入几个数字后，进行仿真，结果正确，但只能用16进制看结果，因为是译成8421BCD码，是一位十进制数对应4位2进制，最终的结果范围是0~9801，需要16位2进制来对应！五，硬件测试在硬件上进行测试，结果正确！六，实验总结这次课设让我学会了很多东西，刚开始的时候对很多东西不是很理解，后来请教同学，查资料，虽然有些的程序不是自己写的，但跟同学讨论，请教，大概也懂得的那些程序是干什么用的，在最后测试的时候，在仿真阶段，刚开始一直仿真不对，以为是程序错误，但检验后程序并没有错误，由于是8421BCD码故应该用十六进制进行仿真。
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。
F A F A F A F AP 0G 1P 0G1P 2G2P 3G 3C o ,3C o ,2Co ,1Co ,0C i ,0F A F A F A F AP 0G1P 0G1P 2G2P 3G 3Co ,2C o ,1Co ,0C i,0C o ,3M u l t i p l e x e rB P =P o P 1P 2P 3Id e a : If (P 0 a n d P 1 a n d P 2 a n d P 3 = 1)th e n C o 3 = C 0, e ls e “k ill” o r “g e n e r a te ”.程序"module sixteenaddertest;wire [15:0] s;reg [15:0]a,b;wire flag;parameter times=5;a=-10743,,b==11372没有溢出，sto=0.通过这个实验验证了s=a+b，实现了带符号位的加法器。
实验二十六位加减法器系统设计要求将加法器和减法器结合到一起，实现带符号位的16位加减法运算，并考虑溢出。
详细设计在16位加法器的基础上，加上一条判断语句，如果出现减的操作，被减数取反加一，这样就实现了减的运算，用add_sub来表示加减运算符，当add_sub=0时候实现的是减运算，add_sub=1的时候实现的是加运算。
程序"module adder_sub_test;wire [15:0] s;reg [15:0]a,b;reg add_sub;wire flag；initial当a=-4659 b=12817 add_sub=0,减操作，输出s=-17476，无溢出，flag=0.当a=562 b=-24223 add_sub=1,加操作，输出s=-23661，无溢出，flag=0.通过以上的结果分析，此程序实现了带符号位的加减法的功能。
16乘16乘法器电路
摘要随着现代数字技术的高速发展，乘法器在高速实时信号处理中特别是在数字信号处理和数字图像处理系统中起到了重要的作用。
乘法器已经是现代计算机中必不可少的一部分。
随着乘数和被乘数位数的增加，乘法器电路中的加法器位树也要相应的增加。
通过研究CLA电路的特性，也可以在乘法器中开发出更快的加法阵列。
纯组合逻辑构成的乘法器虽然工作速度比较快，但过于占用硬件资源，难以实现宽位乘法器。
这里介绍由十六位加法器构成的以时序逻辑方式设计的十六位乘法器，具有一定的实用价值，而且由FPGA\CPLD构成实验系统后，可以很容易的用ASIC大型集成芯片来完成，性价比高，可操作性强。
其运算速度是决定逻辑运算单元(ALU)工作频率的关键，并在很大程度上决定了系统的性能。
由于DSP芯片是串行执行，速度慢、功耗大，所以现在高速实时信号处理中一般采用FPGA\CPLD来进行并行处理。
现在很多系统设计中，要求速度越来越快，功耗越来越小，因此研究高速低功率的乘法器相当重要。
在此次课设中我将在modelsim的环境下完成十六位的乘法器的设计。
关键词FPGA；加法器；Modelsim；锁存器,；移位寄存器目录引言 (1)1总体电路结构设计 (2)1.1电路功能与性能 (2)1.2关键功能电路设计 (3)1.3电路接口 (3)1.4电路功能框图 (5)1.5验证方案 (6)2模块的设计 (7)2.1 输入信号处理模块设计 (8)2.2 16位移位寄存器模块 (9)2.3 16位计数器模块 (9)2.4 输出信号处理模块 (10)3 设计仿真与测试 (12)3.1仿真与测试的功能列表 (12)3.2 仿真平台构建和仿真结果 (12)3.2.1 顶层仿真平台与激励..................... 错误！未定义书签。
3.2.2 电路功能仿真结果....................... 错误！未定义书签。
3.2.3 电路后仿真结果......................... 错误！未定义书签。
EDA课程设计十六位乘加器华侨大学
EDA实验报告十六位硬件乘加器电路学号 1215102057姓名张凌枫班级 12电子信息工程A华侨大学电子工程系1、题目名称：十六位硬件乘加器电路2、摘要：采用流水线方式来实现对8个16位数据进行乘法和加法运算（yout=a0⨯b0+a1⨯b1+a2⨯b2+a3⨯b3），使用乘法器lpm_mult2、16位加法器ADDER16B、计数器cnt16以及锁存器en_dff四个模块。
当clock 出现上升沿时，对输入端输入的两个数dataa、datab进行乘法运算。
将结果输入锁存器中，锁存上一阶段计算得到的值， 16位加法器ADDER16B将锁存器锁存的上一阶段的值与进行完乘法计算得到的值dataa*datab加起来，并输出结果。
计数器cnt16用于区分四组乘加所得数，当有一个上升沿脉冲送入cnt16时，若计数不到5，则进行计数+1，若计数达到5，COUT输出进位信号到锁存器en_dff的reset 端口，将锁存器复位清零，重新进行计数。
此设计经过仿真与硬件测试检验后证实可行。
3、目录4.1系统设计 (4)4.1.1设计要求4.1.2系统设计方案（1）系统设计思路（2）总体方案的论证与比较（3）各功能块的划分与组成（4）系统的工作原理4.2单元电路设计 (6)4.2.1各单元电路的工作原理4.2.2各单元电路电路分析与设计4.3软件设计 (12)4.3.1软件设计平台、开发工具和实现方法4.3.2程序的流程方框图4.3.3实现的功能、程序清单4.4系统测试 (16)4.4.1系统的性能指标4.4.2功能的测试方法、步骤4.4.3仪器设备名称、型号4.4.4测试数据、图表4.5结论 (19)4.5.1对测试结果和数据的分析和计算4.5.2对于此设计的评价4、正文4.1系统设计4.1.1设计要求设计要求：位宽16位；能对8个16位数据进行乘法和加法运算（yout=a0⨯b0+a1⨯b1+a2⨯b2+a3⨯b3）,并行、串行或流水线方式。
《乘法器设计报告》word版
有符号乘法器设计报告——VLSI课程设计2010年12月复旦大学专用集成电路与国家重点实验室第一章 设计要求完成16*16有符号乘法器的设计。
具体设计方案选择要求如下：1、 编码方式：non-booth 编码，Booth 编码，Booth2编码（任选一种）2、 拓扑结构：简单阵列，双阵列，二进制树，Wallace 树（任选一种）3、 加法器：Ripple Carry Adder ，Carry bypass ，Carry select ，Carrylook ahead （任选一种或采用混合方法）设计报告必须包含设计方案说明及选择该方案的理由、仿真和设计结构等。
第二章 设计分析在微控制器（MCU ）、微处理器（MPU ）、数字信号处理器（DSP ）、滤波器（FIR/IIR ）等各种电路中都会用到乘法器，乘法器是最基本、最重要的运算模块之一。
并且乘法器往往还是处在关键路径上，所以乘法器的性能就显得更加重要。
伴随着现在工艺水平的提高，模块的面积也随着减小，在一定程度下以面积为代价来追求性能的提升，这也是允许的。
本设计是以追求性能为设计目标的，采用全并行的乘法器电路，设计指标设为传播延时为5ns 。
第三章 乘法器原理分析乘法器通常有三种结构形式，全串行乘法器、串并行乘法器以及全并行乘法器。
全串行乘法器都可以是串行的，需要多个时钟周期，速度很慢；串并行乘法器的一个输入是并行的，另一输入是串行的，乘积串行输出；全并行乘法器，输入和输出都是并行的，电路较为复杂，但是速度极快。
本设计追求的就是速度，所以采用全并行乘法器机构。
16位有符号乘法器可以分为三个部分：根据输入的被乘数和乘数产生部分积、部分积压缩产生和和进位、将产生的和和进位相加。
这三个部分分别对应着编码方式、拓扑结构以及加法器。
3.1 编码方式本设计采用booth2编码。
Booth 算法的提出主要是为了解决有符号数乘法运算中的复杂的符号修正的问题，所以采用booth2编码对于补码表示的两数就不需要考虑符号的问题。
状态机实现 16 位乘法器
状态机实现 16 位乘法器一：状态机实现16位乘法器的源程序:module fsm_mult16(mux, pmux, clk, reset, out, mid, done);input[15:0] mux,pmux;input clk, reset;output[31:0] out, mid;output done;reg[31:0] out, mid;reg done;integer count;reg[1:0] pstate, nstate;parameter idle=2'b00, add=2'b01, shift=2'b10;always @(posedge clk)if(!reset) beginpstate<=idle;endelse beginpstate<=nstate;endalways @(pstate or reset)beginnstate=idle;case(pstate)idle:beginout=0;done=0;count=0;mid[15:0]=mux;mid[31:16]=16'b0;nstate=add;endadd:beginif(pmux[count])out=out+mid;nstate=shift;endshift:begincount=count+1;mid={mid[30:0],1'b0};if(count==16)beginnstate=idle;done=1;endelsenstate=add;enddefault: nstate=idle;endcaseendendmodule二：状态机实现16位乘法器的测试代码：`timescale 1ns/1ns`include "fsm_mult16.v"module fsm_mult16_test;reg clk, reset;reg[15:0] mux, pmux;wire[31:0] out;wire done;wire[31:0] mid;fsm_mult16 mod1(mux, pmux, clk, reset, out, mid, done);initialbeginclk=0;reset=0;mux=16'b1101_0101_0101_0101;pmux=16'b1111_1111_1111_1111;#5 reset=1;#1000 $finish;endalways #10 clk=~clk;initial $monitor($time,,,"%d*%d=%d",mux, pmux,out); endmodule三：Transcript显示结果：# Reading D:/altera/91/modelsim_ase/tcl/vsim/pref.tcl# Loading project muit16vsim work.fsm_mult16_test# vsim work.fsm_mult16_test# Loading work.fsm_mult16_test# Loading work.fsm_mult16add wave sim:/fsm_mult16_test/*run -all# 0 54613*65535= x# 10 54613*65535= 0# 30 54613*65535= 54613# 70 54613*65535= 163839# 110 54613*65535= 382291# 150 54613*65535= 819195# 190 54613*65535= 1693003# 230 54613*65535= 3440619# 270 54613*65535= 6935851# 310 54613*65535= 13926315# 350 54613*65535= 27907243# 390 54613*65535= 55869099# 430 54613*65535= 111792811# 470 54613*65535= 223640235# 510 54613*65535= 447335083# 550 54613*65535= 894724779# 590 54613*65535=1789504171# 630 54613*65535=3579062955# 670 54613*65535= 0# 690 54613*65535= 54613# 730 54613*65535= 163839# 770 54613*65535= 382291# 810 54613*65535= 819195# 850 54613*65535= 1693003# 890 54613*65535= 3440619# 930 54613*65535= 6935851# 970 54613*65535= 13926315# ** Note: $finish : E:/muit16/fsm_mult16_test.v(17)# Time: 1005 ns Iteration: 0 Instance: /fsm_mult16_test# 1# Break in Module fsm_mult16_test at E:/muit16/fsm_mult16_test.v line 17 quit -sim# Compile of fsm_mult16.v was successful.# Compile of fsm_mult16_test.v was successful.# 2 compiles, 0 failed with no errors.vsim work.fsm_mult16_test# vsim work.fsm_mult16_test# Loading work.fsm_mult16_test# Loading work.fsm_mult16add wave sim:/fsm_mult16_test/*run -all# 0 54613*65535= x# 10 54613*65535= 0# 30 54613*65535= 54613# 70 54613*65535= 163839# 110 54613*65535= 382291# 150 54613*65535= 819195# 190 54613*65535= 1693003# 230 54613*65535= 3440619# 270 54613*65535= 6935851# 310 54613*65535= 13926315# 350 54613*65535= 27907243# 390 54613*65535= 55869099# 430 54613*65535= 111792811# 470 54613*65535= 223640235# 510 54613*65535= 447335083# 550 54613*65535= 894724779# 590 54613*65535=1789504171# 630 54613*65535=3579062955# 670 54613*65535= 0# 690 54613*65535= 54613# 730 54613*65535= 163839# 770 54613*65535= 382291# 810 54613*65535= 819195# 850 54613*65535= 1693003# 890 54613*65535= 3440619# 930 54613*65535= 6935851# 970 54613*65535= 13926315# ** Note: $finish : E:/muit16/fsm_mult16_test.v(17)# Time: 1005 ns Iteration: 0 Instance: /fsm_mult16_test# 1# Break in Module fsm_mult16_test at E:/muit16/fsm_mult16_test.v line 17 四：测试波形如下图所示：。
十六位硬件乘法器 设计报告
课程名称电子设计自动化题目十六位乘法器院系班级信息学院09电子信息工程1班姓名崔钦婉学号**********指导老师凌朝东2011 年7 月6 日题目名称：十六位硬件乘法器电路摘要：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。
目录摘要 (2)1. 系统设计 (3)1.1设计要求 (3)1.2系统设计方案 (3)2. 单元电路设计 (5)3. 软件设计 (8)4. 系统测试 (9)结论 (9)参考文献 (9)附录 (10)1.系统设计1.1设计要求题目要求设计一个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,被乘数和积的信息.设置一个乘法使能端,控制乘法器的计算和输出.1.2系统设计方案此设计问题可分为乘数和被乘数输入控制模块,乘法模块和输出乘积显示模块基本分.乘数和被乘数的输入模块使输入的十进制数转化为二进制数输入乘法模块,乘法模块利用移位相加的方法将输入的两组二进制数进行相乘,并将16位乘积输出到乘积输出显示模块.显示模块将输入的二进制数按千,百,十,个位分别转化为十进制数输出.乘数和被乘数的输入可用数据开关K1~K10分别代表数字1,2,…,9,0,用编码器对数据开关K1~K10的电平信号进行编码后输入乘法器进行计算.但此方案所用硬件资源较多,输入繁琐,故不采取.方案二是利用硬件箱自带16进制码发生器,由对应的键控制输出4位2进制构成的1位16进制码,数的范围是0000~1111,即0H~FH.每按键一次,输出递增1,输出进入目标芯片的4位2进制数将显示在该键对应的数码管.乘数和被乘数的输入模块将16进制码的A~F码设计成输出为null.使得减少了无用码的输入.两数相乘的方法很多,可以用移位相加的方法,也可以将乘法器看成计数器,乘积的初始值为零,每一个时钟周期将乘数的值加到积上,同时乘数减一,这样反复执行,直到乘数为零.本设计利用移位相加的方法使得程序大大简化.系统总体电路组成原理图如下图所示：2.单元电路设计（1）乘数和被乘数的输入模块:可分为两部分:十位输入和个位输入;十位输入的4位16进制码转换为8位2进制码后输入乘数和被乘数组成模块利用’&’与个位输入的4位16进制数组合而成.模块图如下图所示：此功能模块的仿真图如下图所示：结果显示：当乘数十位（a1）输入4，个位（a0）输入7时，out1能输出4；当被乘数十位（b1）输入8，个位（b0）输入5时，out2能输出85。
16位乘法器
乘法器是众多数字系统中的基本模块。
从原理上说它属于组合逻辑范畴；但从工程实际设计上来说，它往往会利用时序逻辑设计的方法来实现，属于时序逻辑范畴。
通过这个实验使大家能够掌握利用FPGA/CPLD设计乘法器的思想，并且能够将我们设计的乘法器应用到实际工程中。
下面我们分别列举了十进制乘法运算和二进制乘法运算的例子。
下面这种计算乘法的方式是大家非常熟悉的：乘积项与乘数相应位对齐（即将乘积项左移），加法运算的数据宽度与被乘数的数据位宽相同。
下面例子中的被乘数和乘数都是无符号的整数，对于有符号数的乘法，可以将符号与数据绝对值分开处理，即绝对值相乘，符号异或。
乘法器的设计方法有两种：组合逻辑设计方法和时序逻辑设计方法。
采用组合逻辑设计方法，电路事先将所有的乘积项全部计算出来，最后加法运算。
采用时序逻辑设计方法，电路将部分已经得到的乘积结果右移，然后与乘积项相加并保存和值，反复迭代上述步骤直到计算出最终乘积。
在本次实验中我们就利用时序逻辑设计方法来设计一个16位乘法器，既然是利用时序逻辑设计方法那么我们就得利用时钟信号控制乘法器运算，那么这样用时序逻辑设计方法与用组合逻辑设计方法比较，它有什么好处呢？利用时序逻辑设计方法可以使整体设计具备流水线结构的特征，能适用在实际工程设计中。
IO口定义：clk：芯片的时钟信号。
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。
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。
ain:输入a（被乘数），其数据位宽为16bit.bin:输入b（乘数），其数据位宽为16bit.yout:乘积输出，其数据位宽为32bit.done:芯片输出标志信号。
定义为1表示乘法运算完成，yout端口的数据稳定，得到最终的乘积；定义为0表示乘法运算未完成，yout端口的数据不稳定。
数据吞吐量的计算：数据吞吐量使指芯片在一定时钟频率条件下所能处理的有效数据量。
16位(8x8)硬件乘法器设计报告
EDA课程设计16位（8x8）硬件乘法器设计学校：华侨大学学院：信息与工程学院班级：10集成姓名：项传煜学号：1015251031老师：凌朝东目录摘要一．设计要求二．正文2.1. 系统设计2.1.1 系统设计方案 (3)2.1.2 系统设计原理 (4)2.2. 各子模块设计2.2.1 十进制加计数器设计 (5)2.2.2 BCD码转二进制码BCD_B的设计 (5)2.2.3 8位移位寄存器reg_8的设计 (6)2.2.4 8位加法器adder_8的设计 (7)2.2.5 1位乘法器multi_1的设计 (7)2.2.6 16位移位寄存器reg_16的设计 (8)2.2.7 16位二进制转BCD码B_BCD的设计 (9)2.3. 软件设计2.3.1 设计平台和开发工具 (10)2.3.2 程序流程方框图 (10)2.3.3 实现功能 (11)2.3.4 8位乘法器的顶层设计 (11)2.4. 系统测试2.4.1 乘法器使用 (13)2.4.2 仪器设备 (13)2.4.3 测试数据 (14)2.5. 结论 (14)三．测试结果仿真图 (14)四．参考文献 (15)五．附录：设计说明书及使用说明书 (15)摘要本设计通过对一个8×8的二进制乘法器的设计，学习利用VHDL语言来描述简单的算法，掌握利用移位相加方法实现乘法运算的基本原理。
在此次设计中该乘法器是由十进制计数器，BCD码（输入）转二进制码，8位寄存器，8位加法器，16位寄存器，8x1乘法器，二进制码转BCD码（输出显示）7个模块构成的以时序方式设计的8位乘法器，采用逐项移位相加的方法来实现相乘。
设计中乘数，被乘数的十位和个位分别采用cnt10（十进制加法器）来输入，经拼接符“&”拼接成8位BCD码，再由BCD_B（BCD码转二进制码）转化成二进制码后计算，计算结果由B_BCD(二进制转BCD码)转化成BCD码输入到数码管中显示。
用io传递16位数据方法
用io传递16位数据方法以用IO传递16位数据方法为标题的文章在计算机领域中，数据的传递是非常常见的操作。
而其中，使用IO （Input/Output）进行数据传递的方法是非常常用且重要的。
本文将介绍如何使用IO传递16位数据的方法。
一、什么是16位数据16位数据是指由16个二进制位（bit）组成的数据。
每个二进制位可以是0或1，因此16位数据的取值范围为0到65535。
在计算机中，16位数据可以表示各种不同类型的信息，例如整数、字符等。
二、使用IO传递16位数据的方法在计算机中，IO通常指的是输入和输出，用于描述数据的流动。
使用IO传递16位数据的方法有多种，下面将分别介绍。
1. 使用文件操作进行传递通过文件操作可以将16位数据存储到文件中，并在需要的时候读取出来。
具体步骤如下：（1）创建一个文件，并以二进制模式打开；（2）将16位数据写入文件中；（3）在需要的时候，打开文件并读取16位数据。
2. 使用网络传输进行传递通过网络传输可以将16位数据从一台计算机传输到另一台计算机。
具体步骤如下：（1）建立网络连接；（2）将16位数据打包成数据包，并通过网络传输；（3）接收端接收数据包，并解析出16位数据。
3. 使用内存映射进行传递内存映射是一种将文件映射到内存中的方法，通过这种方式可以方便地对文件进行读写操作。
具体步骤如下：（1）将文件映射到内存中；（2）将16位数据写入内存中；（3）在需要的时候，从内存中读取16位数据。
4. 使用管道进行传递管道是一种进程间通信的方式，可以将一个进程的输出连接到另一个进程的输入。
通过管道可以将16位数据从一个进程传递到另一个进程。
具体步骤如下：（1）创建一个管道；（2）将16位数据写入管道；（3）在另一个进程中，从管道中读取16位数据。
5. 使用套接字进行传递套接字是一种用于网络通信的接口，可以在不同的计算机之间进行数据传输。
通过套接字可以将16位数据从一个计算机传递到另一个计算机。
16位乘法器芯片设计 3月9日
16位乘法器芯片设计1.方法乘法器的设计方法有两种：组合逻辑设计方法和时序逻辑设计方法。
采用组合逻辑设计方法，电路事先将所有的乘积项全部算出来，然后做加法运算。
采用时序逻辑设计方法，电路将部分已经得到的乘积结果右移，然后与乘积项相加并保存和值，反复迭代上述步骤直到计算出最终积。
2.组合逻辑的实现可以以16*3位的乘法器为例做出如下设想：A为16位二进制乘数，B为3位二进制乘数,C为A与B相乘的积。
则：C的结果实际上只能为如下值中的一个：0,A,2A,3A,4A,5A,6A,7A因为B为3位二进制，则B只能是000,001,010,011,100,101,110,111中的一个。
初步设想符合现实，由于要实现ASIC芯片的生产，所以对各端口定义如下：reset：芯片复位、清零信号。
值为0，芯片复位。
start：芯片使能信号。
值为1，芯片读入乘数和被乘数，并将乘积复位清零。
ain：被乘数，16bit。
bin：乘数，3bit。
yout：乘积输出，19bit。
done：芯片输出标志信号，值为1，乘法运算完成，yout端口的数据稳定，得到最终的乘积；值为0，乘法运算未完成，yout端口数据不稳定。
编写的Verilog程序如下：Module mult16(reset,start,ain,bin,done,yout);Parameter N=16;Input reset;Input start;Input [N-1:0] ain;Input [2:0]bin;Output [N+3:0] yout;Output done;Integer aa,ab,ac,temp;Integer su;Reg done;Always @(ain)BeginIf(start&&!reset)Beginaa=ain;ab=ain+ain;ac=ab+ab;temp=aa+ab;case(bin)3’b000: su=0;done=1’b1;3’b001: su<=aa;done=1’b1;3’b010: su<=ab;done=1’b1;3’b011: su<=aa+ab;done=1’b1;3’b100: su<=ac;done=1’b1;3’b101: su<=aa+ac;done=1’b1;3’b110: su<=ab+ac;done=1’b1;3’b111: su<=temp+ac;done=1’b1;default: su<=0;done=1’b0;else if (reset)beginsu=0;aa=0;ab=0;ac=0;done=1’b0;endelse if (!start)beginsu=0;done=1’b0;endendassign yout=su;endmodule基于组合逻辑的乘法器，在程序语言上通俗易懂，思路清晰，但是有致命缺点，当乘数和被乘数位数很多的时候，不可能一一列举各种乘积结果，用case语句就显得很繁琐，所以基于时序逻辑的乘法器的研制在所难免。
parameter参数传递的16位乘法器(供参考)
parameter参数传递的16位乘法器选用课后习题设计题目：设计一个4位乘法器，为此第一设计一个4位加法器，用例化语句挪用那个加法器，用移位相加的方式完成乘法。
并以此为基础，利用parameter参数传递的功能，设计一个16位乘法器。
加法器采纳行波进位的方式。
4位加法器设计如下：module ripple_carry_adder(x, y, cin, sum, cout);parameter N = 4;input cin;input [N-1:0] x, y;output [N-1:0] sum;output cout;reg cout;reg [N-1:0] sum;reg q[N:0];always @(x or y or cin)begin:ADDERinteger i;q[0] = cin;for(i=0; i<=N-1; i=i+1)beginq[i+1] = (x[i]&y[i]) | (x[i]&q[i]) | (y[i]&q[i]);sum[i] = x[i] ^ y[i] ^ q[i];endcout = q[N];endendmodule以此为基础的4位乘法器如下：module top(load, rst, clk, dataa, datab, sum);parameter n = 4;input load;input rst;input clk;input [n-1:0] dataa;parameter [1:0] state_s1 = 0,state_s2 = 1;reg [1:0] next_state;reg [2*n-1:0] dataa_register;reg [n-1:0] datab_register;reg [2*n-1:0] sum_tmp,sum_tmp2;wire cout;assign sum = sum_tmp;always @(negedge rst or posedge clk)begin:integer i;if (rst == 1'b0)beginfor (i = 0; i <= 2 * n - 1; i = i + 1)begindataa_register[i] <= 1'b0;sum_tmp[i] <= 1'b0;endfor (i = 0; i <= n - 1; i = i + 1)datab_register[i] <= 1'b0;next_state <= state_s1;endelsecase (next_state)state_s1 :if (load == 1'b1)begindataa_register[n - 1:0] <= dataa;datab_register <= datab;for (i = 0; i <= 2 * n - 1; i = i + 1)sum_tmp[i] <= 1'b0;next_state <= state_s2;endstate_s2 :beginif (datab_register[0] == 1'b1)// sum_tmp <= sum_tmp + dataa_register;sum_tmp<={(n-1)'b0,cout,sum_tmp2[n-1:0]};if (datab_register == 4'h0)next_state <= state_s1;elsebegindatab_register[n - 2:0] <= datab_register[n - 1:1];datab_register[n - 1] <= 1'b0;dataa_register[2 * n - 1:1] <= dataa_register[2 * n - 2:0];dataa_register[0] <= 1'b0;endendendcaseendripple_carry_adder #(N = 4) u0(.x(sum_tmp), .y(dataa_register), .cin(1'b0), .sum(sum_tmp2), .cout(cout));endmodule以此为基础的16位乘法器为：module top(load, rst, clk, dataa, datab, sum,ready);parameter n = 16;input load;input rst;input clk;input [n-1:0] dataa;input [n-1:0] datab;output [2*n-1:0] sum;output ready;parameter [1:0] state_s1 = 0,state_s2 = 1;reg [1:0] next_state;reg [2*n-1:0] dataa_register;reg [n-1:0] datab_register;reg [2*n-1:0] sum_tmp;reg ready;wire [2*n-1:0] sum_tmp2;wire cout;integer i;assign sum = sum_tmp;always @(negedge rst or posedge clk)beginif (rst == 1'b0)beginready<=1'b0;for (i = 0; i <= 2 * n - 1; i = i + 1)begindataa_register[i] <= 1'b0;sum_tmp[i] <= 1'b0;endfor (i = 0; i <= n - 1; i = i + 1)datab_register[i] <= 1'b0;next_state <= state_s1;endelsecase (next_state)state_s1 :if (load == 1'b1)begindataa_register[2*n - 1:n]<=0;dataa_register[n - 1:0] <= dataa;datab_register <= datab;ready<=1'b0;for (i = 0; i <= 2 * n - 1; i = i + 1)sum_tmp[i] <= 1'b0;next_state <= state_s2;endstate_s2 :beginif (datab_register[0] == 1'b1)// sum_tmp <= sum_tmp + dataa_register;sum_tmp<={sum_tmp2};if (datab_register == 4'h0) beginnext_state <= state_s1;ready<=1'b1;endelsebegindatab_register[n - 2:0] <= datab_register[n - 1:1];datab_register[n - 1] <= 1'b0;dataa_register[2 * n - 1:1] <= dataa_register[2 * n - 2:0];dataa_register[0] <= 1'b0;endendendcaseendripple_carry_adder#(2*n)u0(.x(sum_tmp), .y(dataa_register), .cin(1'b0), .sum(sum_tmp2), .cout(cout));endmodule流程图：仿真图：4位加法器4位乘法器16位乘法器。
基4booth编码16位乘法器
基4booth编码16位乘法器1. 基4booth编码是一种用于优化乘法器的技术，能够减少乘法器的运算步骤，提高计算效率。
2. 在16位乘法器中，使用基4booth编码可以将乘法操作转化为位移和加法操作，从而减少了乘法器的运算时间。
3. 乘法器的基本原理是利用加法器和移位器进行部分积的计算，并将各个部分积相加得到最终的乘积。
4. 在传统的乘法器中，乘法操作需要逐位进行相乘和相加，耗时较长。
5. 使用基4booth编码后，乘法操作可以通过查表的方式得到部分积的计算结果，从而减少了运算时间。
6. 基4booth编码的原理是将乘数转化为一系列的+1、0、-1的编码，根据这些编码去查表得到部分积的计算结果。
7. 通过基4booth编码，可以将乘法器的运算时间缩短到原来的1/3左右，大大提高了乘法器的效率。
8. 在现代的计算机系统中，乘法操作是非常频繁的，因此优化乘法器的技术对于提高整个计算机系统的性能至关重要。
9. 除了基4booth编码外，还有其他一些优化乘法器的技术，例如Wallace树、Dadda树等，它们都可以有效地减少乘法器的运算时间。
10. 基4booth编码是一种非常有效的乘法器优化技术，能够大大提高乘法器的运算效率，对于提高计算机系统的性能具有重要意义。
11. 基4booth编码还可以应用于其他的数字逻辑电路中，例如除法器、乘累加器等，有着广泛的应用前景。
12. 随着计算机技术的不断发展，乘法器优化技术也将不断完善，为计算机系统的性能提升提供更多的可能性。
基4booth编码16位乘法器在现代计算机系统中，乘法操作是非常常见的，尤其是在进行大规模数据处理和复杂算法运算时。
优化乘法器的技术对于提高计算机系统的整体性能至关重要。
基4booth编码作为一种有效的乘法器优化技术，可以有效减少乘法操作的运算步骤，提高计算效率。
传统的乘法操作需要逐位进行相乘和相加，这需要很长的运算时间。
而通过基4booth编码，可以将乘法操作转化为位移和加法操作，极大地减少了运算时间和功耗。
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。
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parameter参数传递的16位乘法器选用课后习题设计题目：设计一个4位乘法器，为此首先设计一个4位加法器，用例化语句调用这个加法器，用移位相加的方式完成乘法。
并以此为基础，使用parameter参数传递的功能, 设计一个16位乘法器。
加法器采用行波进位的方法。
4位加法器设计如下：module ripple_carry_adder(x, y, cin, sum, cout);parameter N = 4;input cin;input [N-l:0] x, y;output [N-l:0] sum;output cout;reg cout;reg [NT:0] sum;reg q[N:0];always @(x or y or cin)begin:ADDER integer i;q[0] = cin;for(i=0; i<=N~l; i=i+l)beginq[i+l] = (x[i]&y[ij) | (x[i]&q[ij)sum[i] = x[i]八 y[i] " q[i];endcout = q[N];endendmodule以此为棊础的4位乘法器如下:module top (load,parameter inputinput rst, elk, dataa, datab, sum); n = 4;load;rst;input elk;input [n~l:0] dataa;input [nT :0] datab;output [2*nT:0] sum;pareimeter [1:0] state_sl = 0,state_s2 二1;reg [1:0] ncxt_statc;reg [2*nT:0] dataa_register;reg [n-1:0] databregister;reg [2*nT:0] sum tmp, sum_tmp2;wire cout;assign sum = sum tmp;always @(negedge rst or posedge elk)begin:integer i;if (rst == V bO)beginfor (i = 0; i <= 2 * n - 1; i = i + 1) begindataa_register[i]〈二1'bO; sum_tmp[i] <= l，b0;endfor (i = 0; i <= n - 1; i = i + 1) dcitab_register[i] <= 1'bO;next_state <= state_sl;endelsecase (next_state)state_sl :if (load == r bl)begindataa_register[n - 1:0]〈二dataa; datab_register <= datab;for (i = 0; i <= 2 * n - 1; i = i + 1) sum_tmp[i] <= 1'bO;next state <= statc s2;MMendstate_s2 :beginif (datab_register[0]二二1" bl)// sum_tmp <= sum_tmp + dataa_register; sum_tmp<={(n-1)' bO,cout, sum_tmp2[n-1:0]};if (datab_rcgister 二二4" hO) next_state 〈二state_sl;elsebegindatab_register[n - 2:0] <= datab_register[n - 1:1];datab_registcr[n - 1]〈二l，b0;dataa_register[2 * n - 1:1]〈二dataa_register[2 * n-2:0];dataa_register[0] <= 1'bO; endendendcaseendripple_carry_adder # (NuO(• x(sum_tmp)、. y(dataa_register)、. cin(l" bO)、endmodule以此为基础的16位乘法器为:parameter n = 16;input load;integer i;assign sum 二sum_tmp;• sum(sum_tmp2),4)• coutmodul e top (load, rst, elk, dataa, datab, sum, ready);in put input in put [nT :0] input[n~l:0] output[2*n-l:0] output parameter [1:0]reg [1:0] reg[2*nT:0] reg [n-1:0] reg [2*nT:0] regwire [2*n-1:0] wire cout; rst; elk; dataa; datab;sum; ready;state_sl = 0, state_s2 = 1; next state; dataa_register; datab_register; sum_tnip;ready; sumtmp2;always @(negedge rst or posedge elk)beginif (rst == V bO)beginready<=T bO;for (i 二0; i 〈二 2 * n - 1; i 二i + 1)begindataa_register[i] <= 1"bO;sum_tmp[i]〈二1'bO;endfor (i 二0; i <= n - 1; i 二i + 1) datab_register[i] <= 1'bO;next statc 〈二state si;MMendelsecase (next_state)state_sl :if (load 二二 f bl)begindataa_register[2*n - l:n]〈=0;deitaa_register [n - 1:0] <= dataa; datab_register <= datab;rcady<=r bO;for (i = 0; i 〈二 2 * n - 1; i 二i + 1)sum_tmp[i] <= 1'bO;next_state <= state_s2;endstatc s2 :beginif (datab register[0] == l'bl)// sum_tmp <= sum_tmp + dataa_register;sum_tmp<={sum_tmp2};if (datab register == 4,hO) beginnext_state <= state_sl; ready<=r bl;endelsebegindatab_register[n - 2:0] <= datab_register[n - 1:1]; databregister[n - 1] <= l'bO;dataa_register[2 * n - 1:1]〈二dataa_register[2 * n-2:0];dataa_register[0] <= 1'bO;endendendcaseendripple_carry_adder#(2*n)uO (• x (sum_tmp), • y (dataa_register), • cin (T bO), • sum• cout (cout));(sum_tmp2), endmodule开始Yes载入新数No▼ state_s2◄ ------------输出丿流程图:NoYes加法器adder二 ijatao 1 DI2No■¥移位< -----------state_s 1仿真图:4位加法器p38 803 m•2400 HB•00.0 m 40OQ B1 ISW.Ons WXOrw・•^0.0 re SOOQP1MO O ns•9W0nt•Opt Dt»B- A BO nnjvmjmnjuwinwuuuwumnjmjuuwuifmjwumnrumuummnjirmuwumjuuuuu \ > daUa uu« x_ <X 6X 4x H X « X7 X 15)[ 7 3 X U_x « ；■ > d»Ub Uli«X i X 6X 4~n_x ； L7 X 15X ：：X 3 X U X 6 ) &. Z BO JI___ n_n n n n n n n n n…n & 山eo J-----------------------冷> 5 uo、*X A X_ G一> .XoM2L JC±JC is 冷仿I R X.空_Xo QC ” 撅7知（_傅M忍毎鳩做X令为仪9 冰口敕泄4位乘法器16位乘法器。