Verilog 桶形移位器

Question

我想用 verilog 创建一个 64 位桶形移位器（现在向右旋转）。我想知道是否有一种方法可以在不写 65 部分案例陈述的情况下做到这一点？有没有办法编写一些简单的代码，例如：

    Y = {S[i - 1:0], S[63:i]};

我在 Xilinx 中尝试了上面的代码并得到一个错误：i 不是常量。

主要问题：有没有办法在没有大量案例陈述的情况下做到这一点？

Answer 1

为了清楚起见，我简化了一些规则，但详细信息如下。

在该语句中，

Y = {S[i - 1:0], S[63:i]};

您有两个信号的串联，每个信号都有一个常量部分选择。常量部分选择的形式为

标识符[constant_expression：constant_expression]，

但您的代码使用第一个表达式的变量。正如您所看到的，这是不允许的，但您是正确的，因为有一些方法可以避免键入大的 case 语句。您可以使用索引零件选择来代替。它们的形式为

identifier [ expression +:constant_expression ]

identifier [ expression -:constant_expression ]

这些构造强制结果信号的宽度是恒定的，无论变量如何在左侧。

wire [HIGH_BIT:LOW_BIT] signalAdd,signaSub;
signalAdd[some_expression +: some_range];
signalSub[some_expression -: some_range];
//Resolves to
signalAdd[some_expression + (some_range - 1) : some_expression];
signalSub[some_expression                    : some_expression - (some_range - 1)];

//The location of the high value depends on how the signal was declared:
wire [15: 0] a_vect;
wire [0 :15] b_vect;
a_vect[0 +: 8] // a_vect[7 : 0]
b_vect[0 +: 8] // b_vect[0 : 7]

您无需尝试从两个部分选择中构建一个信号，只需将输入信号扩展至 128 位，然后使用其中的可变部分选择即可。

wire [63:0] data_in,data_out;
wire [127:0] data_in_double;
wire [5:0] select;

//Concatenate the input signal
assign data_in_double = {data_in,data_in};

//The same as signal[select + 63 : select]
assign data_out = data_in_double[select+63-:64];

您可以使用的另一种方法是生成循环。这是基于变量复制代码的更通用方法。它的效率要低得多，因为它创建了 4096 个信号。

wire [63:0] data_in,data_out;
wire [127:0] data_in_double;
wire [5:0] select;
wire [63:0] array [0:63];
genver i;

//Concatenate the input signal
assign data_in_double = {data_in,data_in};
for(i=0;i<64;i=i+1)
  begin : generate_loop
  //Allowed since i is constant when the loop is unrolled
  assign array[i] = data_in_double[63+i:i];
  /*
  Unrolls to 
  assign array[0] = data_in_double[63:0];
  assign array[1] = data_in_double[64:1];
  assign array[2] = data_in_double[65:2];
  ...
  assign array[63] = data_in_double[127:64];
  */
  end

//Select the shifted value
assign data_out = array[select];

Answer 2

我发现做到这一点的最好方法是找到一种模式。当您想要向左旋转 8 位信号 1 个位置 (8'b00001111 << 1) 时，结果为 = 8'b00011110)，当您想要向左旋转 9 个位置 (8'b00001111 << 9) 时，结果为 = 8'b00011110)结果是相同的 = 8'b00011110，并且还旋转 17 个位置，这会减少您进入下一个的可能性表：

所以如果你看一下，表上所有数字的树第一位相当于旋转 1 个位置 (1,9,17,25...249) 等于 001 (1)

表上所有数字的树第一位相当于旋转 6 个位置 (6,14,22,30...254) 等于 110 (6)，

因此您可以应用掩码 (8'b00000111) 来确定正确的移位通过将所有其他位清零来计算数字：

reg_out_temp <= reg_in_1 << (reg_in_2 & 8'h07);

reg_out_temp 应是 reg_in_1 的双倍，在这种情况下 reg_out_temp 应是 16 位，reg_in_1 是 8 位，所以你当您移动数据时，可以将携带的位转移到另一个字节，以便您可以使用 OR 表达式将它们组合起来：

reg_out <= reg_out_temp[15:8] | reg_out_temp[7:0];

因此，通过两个时钟周期即可得到结果。对于 16 位旋转，您的掩码应为 8'b00011111 (8'h1F)，因为您的移位从 0 到 16，并且您的临时寄存器应为 32 位。

Answer 3

我认为解决这个问题的最简单的方法是使用 {} 运算符复制输入单词，然后右移

reg [WIDTH-1:0] dumy; 
{dumy,out} = {in,in} >> shift_amount;