使用quartus ii 设计四位阶乘运算模块,要求使用函数 factorial 的执行采用同步时钟触发,每 k 个时钟周期执行一次运算
时间: 2023-11-22 21:55:09 浏览: 62
设计思路:
1. 首先,确定阶乘数的位数,这里为4位。
2. 设计一个计数器模块,计算时钟信号的周期数 k。
3. 在计数器模块中,判断当前周期数是否达到 k,如果达到则触发阶乘运算。
4. 在阶乘运算模块中,使用函数 factorial 计算阶乘结果。
5. 将阶乘结果输出。
Quartus II 设计流程:
1. 打开 Quartus II,新建一个项目。
2. 添加一个新的 Verilog 文件,命名为 factorial.v。
3. 编写计数器模块代码:
```
module counter(
input clk, // 时钟信号
input rst, // 复位信号
input [3:0] k, // 时钟周期数
output reg trigger // 触发信号
);
reg [3:0] count; // 计数器
parameter MAX_COUNT = 15; // 最大计数值
always @(posedge clk or posedge rst) begin
if (rst) begin
count <= 0;
trigger <= 0;
end else begin
count <= count + 1;
if (count == k) begin
trigger <= 1;
count <= 0;
end else begin
trigger <= 0;
end
end
end
endmodule
```
4. 编写阶乘运算模块代码:
```
module factorial(
input clk, // 时钟信号
input rst, // 复位信号
input [3:0] x, // 阶乘数
input trigger, // 触发信号
output reg [15:0] y // 阶乘结果
);
reg [15:0] result; // 阶乘结果
function [15:0] factorial; // 阶乘函数
input [3:0] n;
begin
if (n == 0) begin
factorial = 1;
end else begin
factorial = n * factorial(n - 1);
end
end
endfunction
always @(posedge clk or posedge rst) begin
if (rst) begin
y <= 0;
result <= 0;
end else begin
if (trigger) begin
result <= factorial(x);
y <= result;
end
end
end
endmodule
```
5. 设计一个顶层模块,将计数器模块和阶乘运算模块连接起来:
```
module top(
input clk, // 时钟信号
input rst, // 复位信号
input [3:0] k, // 时钟周期数
input [3:0] x, // 阶乘数
output reg [15:0] y // 阶乘结果
);
wire trigger;
counter counter(clk, rst, k, trigger);
factorial factorial(clk, rst, x, trigger, y);
endmodule
```
6. 编译设计并下载到 FPGA 开发板中进行验证。
注意事项:
1. 在 Quartus II 中,需要设置正确的时钟频率和时钟约束,确保计数器和阶乘运算模块的同步时钟触发。
2. 在编写代码时,需要注意数据类型的位数,因为 Quartus II 中默认的数据类型位数可能与设计要求不一致。
3. 在设计顶层模块时,需要将各个模块正确连接起来,并确保输入和输出信号的名称和数据类型与各个模块中定义的一致。