基于FPGA的除法器純邏輯設(shè)計案例

前邊寫了很多關(guān)于板上外圍器件的評測文章，這篇是FPGA純邏輯設(shè)計，是FPGA的另一部分——算法實現(xiàn)，上篇文章做了HDC1000傳感器的使用，當時說FPGA是不支持小數(shù)的，本篇記述的是FPGA如何去做除法運算。很多人覺得不就是除法嘛，直接打上/即可，但是，F(xiàn)PGA是不能正確綜合這個除法器的，綜合的結(jié)果只是一個固定數(shù)值，而不像其他微處理器?？梢赃@么說，用FPGA實現(xiàn)除法運算是比較麻煩的。

用軟件編程的時候，用到除法器的時候，一個/就能求商，一個%就能求余，很簡單。但是，如果使用硬件來實現(xiàn)除法運算，就需要了解計算機存儲結(jié)構(gòu)，二進制的除法和平常使用的十進制除法是一樣的，都是通過輾轉(zhuǎn)相除的原理，

原理如上所述，現(xiàn)在需要把這個原理轉(zhuǎn)換成可實現(xiàn)的設(shè)計方案，從圖可以看出，首先是將除數(shù)與被除數(shù)的最高3位做比較，如果除數(shù)（110）大于被除數(shù)（101），則將商賦值為0（最高位是0可以省略），被除數(shù)向右增加1位再進行比較；當被除數(shù)增加1位，除數(shù)（110）小于被除數(shù)（1010），則將商賦值為1，接著進行二進制減法運算，被除數(shù)（1010）減去除數(shù)（110），變成100；然后被除數(shù)向右再增加1位，變成1001，再與除數(shù)（110）比較，以此類推，最后輸出結(jié)果。

設(shè)計好代碼，用Modelsim仿真驗證，

用$random產(chǎn)生隨機數(shù)，實現(xiàn)效果如下：

i_dividend為被除數(shù)，i_divisor為除數(shù)，o_quotient為商，o_remainder為余數(shù)（下同）。

$random是不能綜合的，所以，只能用其他的進行代替，被除數(shù)用一個計數(shù)器，除數(shù)用數(shù)字3，再進行Modelsim仿真驗證：

由2個圖可知，除法器設(shè)計滿足需求。

進行板上調(diào)試，

綜合后的RTL圖，

用Quartus ii軟件查看結(jié)果，一切與預(yù)期一致，設(shè)計成功。

總結(jié)：用FPGA實現(xiàn)除法器真麻煩！