使用 Verilog HDL 语言设计一个 32 位数据的 2 选 1 多路选择器和一个 32位数据的4选1多选择器。利用仿真来验证你的设计。

Verilog HDL是一种硬件描述语言，用于创建数字电路的设计。为了设计一个2选1多路选择器和一个4选1多路选择器，我们需要定义模块、输入端口、控制信号以及数据输入和输出。

首先，我们来看2选1多路选择器（Mux2）：

module Mux2_32bit (
    input [31:0] data_in0,       // 数据输入A
    input [31:0] data_in1,       // 数据输入B
    input sel,                  // 控制信号，决定选择哪一路数据（sel=0选择data_in0，sel=1选择data_in1）
    output reg [31:0] out         // 输出结果
);
assign out = (sel == 1'b0) ? data_in0 : data_in1; // 表达式表示选择
endmodule

对于4选1多路选择器（Mux4_32bit），我们可以添加额外的数据输入和控制信号：

module Mux4_32bit (
    input [31:0] data_in0, data_in1, data_in2, data_in3,  // 4个数据输入
    input sel0, sel1,           // 分别控制选择第一路到第四路的数据
    output reg [31:0] out
);

assign out = (sel0 & sel1 == 1'b0) ? data_in0 :
             ((sel0 & ~sel1 == 1'b0) ? data_in1 :
              (~sel0 & sel1 == 1'b0) ? data_in2 :
              ((~sel0 & ~sel1 == 1'b0) ? data_in3 : 'hx); // 'hx是一个未知值，防止悬空

endmodule

在验证设计时，可以使用Verilog的测试bench（TB）文件，包含一组输入数据和期望的输出，然后通过软件如ModelSim等工具进行模拟。例如：

initial begin
    $display("Testing Mux2...");
    // 测试用例...
    #5 $finish;
end

运行仿真，确认所有组合的输入下，选择器都能正确地从四个输入中选择出对应的输出。