用verilog设计一个有符号定点乘法器,运算操作数最大位宽为32bit,位宽参数化可配置,乘法器的输出Latency为1个clock,逻辑门实现,不能直接使用*
时间: 2024-05-02 09:22:10 浏览: 119
首先,我们需要确定定点数的格式。有符号定点数可以表示为S(1)Q(n-1).其中,S表示符号位,Q表示小数部分,n-1表示小数部分的位宽。因为我们要支持最大32位的操作数,所以n-1最大为31。
接下来,我们需要设计定点乘法器的模块。我们可以将模块分为三个部分:符号位的处理、小数部分的乘法、结果的处理。
符号位的处理:
先将两个操作数的符号位取出,做异或运算,得到最终结果的符号位。
小数部分的乘法:
我们可以采用一个小循环,将第一个操作数的每一位都与第二个操作数相乘,然后将结果相加。具体实现如下:
```verilog
module fixed_point_multiplier(clk, a, b, res, width);
input clk;
input [width-1:0] a;
input [width-1:0] b;
output [2*width-1:0] res;
parameter width = 32;
reg [width-1:0] a_signed;
reg [width-1:0] b_signed;
reg [width-1:0] a_unsigned;
reg [width-1:0] b_unsigned;
reg [2*width-1:0] result;
reg sign;
integer i, j;
always @(*) begin
//符号位处理
sign = a[width-1] ^ b[width-1];
//将有符号数转成无符号数
if(a[width-1] == 1) begin
a_signed = -a;
a_unsigned = ~(a_signed) + 1;
end else begin
a_signed = a;
a_unsigned = a;
end
if(b[width-1] == 1) begin
b_signed = -b;
b_unsigned = ~(b_signed) + 1;
end else begin
b_signed = b;
b_unsigned = b;
end
//小数部分的乘法
for(i = 0; i < width; i = i + 1) begin
result[i+width-1] = 0;
for(j = 0; j < width; j = j + 1) begin
if((a_unsigned[j] == 1) && (b_unsigned[i] == 1)) begin
result[i+j] = result[i+j] + 1;
end
end
end
//将无符号数转成有符号数
if(sign == 1) begin
result = -result;
end
res = result;
end
endmodule
```
结果的处理:
最后,我们需要将结果的小数部分右移,保留n-1位小数。这里使用逻辑右移,即在左边填0。具体实现如下:
```verilog
always @(posedge clk) begin
result = result >> (width-1);
end
```
完整代码如下:
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