verilog实现读取txt中的灰度数据并完成双线性插值后保存灰度数据到新的txt文件

以下一个基本的Verilog模块，该模块实现从输入的txt文件中读取灰度数据，进行双线性插值，然后保存到输出的txt文件中。

module bilinear_interpolation(
    input clk,
    input rst,
    input [7:0] in_file_data,
    input in_file_valid,
    output reg [7:0] out_file_data,
    output reg out_file_valid
);

// 定义双线性插值所需的变量
reg [7:0] A, B, C, D;
reg [7:0] E, F, G, H;
reg [7:0] x_frac, y_frac;
reg [15:0] x_int, y_int;
reg [31:0] x_int_weight, y_int_weight;
reg [7:0] pixel1, pixel2, pixel3, pixel4;
reg [15:0] result;

// 定义状态机所需的变量
parameter IDLE = 2'b00;
parameter READ_DATA = 2'b01;
parameter CALCULATE = 2'b10;
parameter WRITE_DATA = 2'b11;
reg [1:0] state, next_state;

// 定义读取文件所需的变量
reg [7:0] file_data;
reg file_valid;
reg [31:0] file_size;
reg [7:0] mem [0:1023];
reg [31:0] addr;

// 定义写入文件所需的变量
reg [31:0] out_file_size;
reg [31:0] out_file_addr;

always @(posedge clk, posedge rst) begin
    if (rst) begin
        // 初始化状态机和变量
        state <= IDLE;
        next_state <= IDLE;
        file_valid <= 1'b0;
        file_size <= 0;
        addr <= 0;
        out_file_size <= 0;
        out_file_addr <= 0;
        out_file_valid <= 1'b0;
    end else begin
        // 状态机
        state <= next_state;
        case (state)
            IDLE:
                if (in_file_valid) begin
                    next_state <= READ_DATA;
                end else begin
                    next_state <= IDLE;
                end
            READ_DATA:
                if (addr == 1024) begin
                    next_state <= CALCULATE;
                end else if (in_file_valid) begin
                    mem[addr] <= in_file_data;
                    addr <= addr + 1;
                    next_state <= READ_DATA;
                end else begin
                    next_state <= READ_DATA;
                end
            CALCULATE:
                // 读取双线性插值所需的4个像素值
                A <= mem[x_int + y_int * 32];
                B <= mem[x_int + 1 + y_int * 32];
                C <= mem[x_int + (y_int + 1) * 32];
                D <= mem[x_int + 1 + (y_int + 1) * 32];

                // 计算双线性插值所需的各个权重
                x_frac <= x_int_weight[15:8];
                y_frac <= y_int_weight[15:8];
                E <= (1 - x_frac) * A + x_frac * B;
                F <= (1 - x_frac) * C + x_frac * D;
                G <= (1 - y_frac) * A + y_frac * C;
                H <= (1 - y_frac) * B + y_frac * D;

                // 计算双线性插值结果
                pixel1 <= (1 - x_frac) * G + x_frac * H;
                pixel2 <= (1 - x_frac) * E + x_frac * F;
                pixel3 <= (1 - y_frac) * A + y_frac * C;
                pixel4 <= (1 - y_frac) * B + y_frac * D;
                result <= (1 - x_frac) * ((1 - y_frac) * A + y_frac * C) + x_frac * ((1 - y_frac) * B + y_frac * D);

                next_state <= WRITE_DATA;
            WRITE_DATA:
                if (out_file_addr == out_file_size) begin
                    next_state <= IDLE;
                end else begin
                    out_file_data <= result;
                    out_file_valid <= 1'b1;
                    out_file_addr <= out_file_addr + 1;
                    next_state <= CALCULATE;
                end
        endcase
    end
end

// 计算双线性插值所需的x和y的整数部分和小数部分
always @(*) begin
    x_int_weight = x_frac * 65535;
    y_int_weight = y_frac * 65535;
    x_int = x_int_weight >> 8;
    y_int = y_int_weight >> 8;
end

endmodule

此模块还需要一个顶层模块，该模块从输入的txt文件中读取数据，将其传递给双线性插值模块，并将插值结果写入输出的txt文件中。

module top_module(
    input clk,
    input rst,
    input [7:0] in_file_data,
    input in_file_valid,
    output reg [7:0] out_file_data,
    output reg out_file_valid
);

reg [31:0] in_file_size;
reg [31:0] in_file_addr;
reg [31:0] out_file_size;
reg [31:0] out_file_addr;
reg [7:0] mem [0:1023];

bilinear_interpolation bilinear_interpolation(
    .clk(clk),
    .rst(rst),
    .in_file_data(in_file_data),
    .in_file_valid(in_file_valid),
    .out_file_data(out_file_data),
    .out_file_valid(out_file_valid)
);

// 读取输入文件
always @(posedge clk, posedge rst) begin
    if (rst) begin
        in_file_size <= 0;
        in_file_addr <= 0;
    end else begin
        if (in_file_valid) begin
            mem[in_file_addr] <= in_file_data;
            in_file_addr <= in_file_addr + 1;
        end
        if (in_file_addr == in_file_size) begin
            in_file_valid <= 1'b0;
        end
    end
end

// 写入输出文件
always @(posedge clk, posedge rst) begin
    if (rst) begin
        out_file_size <= 0;
        out_file_addr <= 0;
    end else begin
        if (out_file_valid) begin
            $fwrite("out.txt", "%d\n", out_file_data);
            out_file_addr <= out_file_addr + 1;
        end
        if (out_file_addr == out_file_size) begin
            out_file_valid <= 1'b0;
        end
    end
end

// 顶层状态机
always @(posedge clk, posedge rst) begin
    if (rst) begin
        in_file_valid <= 1'b0;
        out_file_valid <= 1'b0;
    end else begin
        case (bilinear_interpolation.state)
            bilinear_interpolation.IDLE:
                if (in_file_addr < in_file_size) begin
                    in_file_valid <= 1'b1;
                end else begin
                    in_file_valid <= 1'b0;
                end
            bilinear_interpolation.CALCULATE:
                out_file_size <= out_file_size + 1;
            bilinear_interpolation.WRITE_DATA:
                out_file_valid <= 1'b1;
            default:
                in_file_valid <= 1'b0;
                out_file_valid <= 1'b0;
        endcase
    end
end

// 读取输入文件的大小
initial begin
    $fopen("in.txt", "r");
    while (!$feof) begin
        $fscanf("%d\n", in_file_size);
    end
    $fclose;
end

// 写入输出文件的大小
initial begin
    $fopen("out.txt", "w");
    $fwrite("out.txt", "%d\n", out_file_size);
    $fclose;
end

endmodule

需要注意的是，这些模块只是示例代码，需要根据实际情况进行调整和修改。另外，模块中的文件读写操作可能会因为不同的仿真器而有所不同，需要根据使用的仿真器进行调整。