多路選擇器設(shè)計(jì)

組合邏輯電路的輸出信號只與當(dāng)前時(shí)刻的輸入信號有關(guān)，與其他時(shí)刻的輸入狀態(tài)無關(guān)，無存儲電路或反饋電路。多路選擇器是在多路數(shù)據(jù)傳送過程中，根據(jù)需要選擇一條電路。如果還沒看懂功能，結(jié)合真值表就好理解了。

A1A0是選擇線，D0-D3是數(shù)據(jù)線，A1A0構(gòu)成00-11共4種選擇，對應(yīng)著D的下標(biāo)，被選中的數(shù)據(jù)線作為輸出。8選1，16選1同理。在本例中，選擇最簡單的2選1電路。

設(shè)計(jì)規(guī)劃

這個(gè)示例中，采用兩個(gè)按鍵作為信號輸入，一個(gè)按鍵作為信號選擇，LED作為數(shù)據(jù)輸出。需要實(shí)現(xiàn)的功能是，當(dāng)按下按鍵sel時(shí)（sel=0），LED燈狀態(tài)取決于按鍵in2，當(dāng)不按下sel時(shí)（sel=1），LED燈狀態(tài)取決于按鍵in1。h繪制波形圖如圖所示。

編寫代碼

module mux2_1(
input wire in1,
input wire in2,
input wire sel,
output wire out);
assign out=(sel==1'b1)?in1:in2;
endmodule

這里的組合邏輯電路可以采用always中if-else實(shí)現(xiàn)方法，always中case實(shí)現(xiàn)方法，assign中條件運(yùn)算符（三元運(yùn)算符）實(shí)現(xiàn)方法。涉及到always的語句還沒進(jìn)行總結(jié)，這里采用最簡單的assign語句，用到了很熟悉的三元運(yùn)算符。編寫好.v文件后編譯通過。

點(diǎn)擊RTL viewer可以查看設(shè)計(jì)的硬件電路結(jié)構(gòu)，和我們設(shè)計(jì)所表達(dá)的意思相同。

編寫testbench

`timescale 1ns/1ns
module tb_mux2_1();
//在testbench中待測試RTL模塊的輸入永遠(yuǎn)是reg型變量
reg in1;
reg in2;
reg sel;
//在testbench中待測試RTL模塊的輸出永遠(yuǎn)是wire型變量
wire out;
initial 
  begin
    in1 <=1'b0;
    in2 <=1'b0;
    sel  <=1'b0;
  end


//每隔10ns產(chǎn)生輸入隨機(jī)數(shù)0或1
always #10 in1 <= {$random} % 2;
always #10 in2 <= {$random} % 2;
always #10 sel <= {$random} % 2;


//------------------------mux2_1_inst------------------------
mux2_1 mux2_1_inst
(
.in1(in1), //input in1
.in2(in2), //input in2
.sel(sel), //inputsel
.out(out) //output out
);
endmodule

和上一節(jié)中結(jié)構(gòu)類似，tb_mux2_1模塊中，首先定義初始的輸入信號in_1,in_2,sel為低電平（一般時(shí)序電路使用非阻塞賦值<=)，延遲10個(gè)時(shí)間單位(ns)產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)0或1賦值給輸入，就完成了輸入信號的波形設(shè)計(jì)。根據(jù)實(shí)例化的講解，第2-6行和第22-28行完成的功能是將上一個(gè)mux2_1.v文件中mux2_1模塊與tb_mux2_1模塊相連。這樣隨機(jī)生成的輸入信號就被加到mux2_1模塊上，并得到輸出mux2_1_out，通過驗(yàn)證mux2_1_out與我們期望的輸出是否一致，就知道我們的設(shè)計(jì)是否正確。

對比波形

波形顯示當(dāng)sel為高電平時(shí)，out與in1一致，sel為低電平時(shí)，out與in2一致。

分配管腳

全編譯后上板驗(yàn)證

按下S2(sel=0)時(shí)，按下S1(in2=0)LED就亮(out=in2=0)，只按下S0(in1=0)LED就亮(out=in1=0)。