VL6 多功能数据处理器

写在前面

1. 这个专栏的内容记录的是Verilog题库解题过程，附带RTL\TestBench，并进行相关覆盖率收集。
2. 该题库算是一个Verilog宝藏刷题网站了，提供在线仿真环境（题库），<刷题记录>专栏，持续打卡中…

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一、题目

（1）题目描述

  根据指示信号select的不同，对输入信号a,b实现不同的运算。输入信号a,b为8bit有符号数，当select信号为0，输出a；当select信号为1，输出b；当select信号为2，输出a+b；当select信号为3，输出a-b.

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（2） 状态转换

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（3）信号示意图

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（4）端口描述

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二、分析

注意有符号数运算的数据溢出情况，需要进行位宽扩展。

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三、RTL

module data_select(
	input                    clk   ,
	input                    rst_n ,
	input      signed  [7:0] a     ,
	input      signed  [7:0] b     ,
	input              [1:0] select,
	output reg signed  [8:0] c
);


always @ (posedge clk or negedge rst_n) begin
  if (!rst_n) begin
    c <= 9'sb0;
  end
  else  begin
    case(select)
      2'b00:c <= {a[7],a}           ;
      2'b01:c <= {b[7],b}           ;
      2'b10:c <= {a[7],a} + {b[7],b};
      2'b11:c <= {a[7],a} - {b[7],b};
      default:c <= 9'sb0;
    endcase
  end
end

endmodule

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四、Testbench

`timescale 1ps/1ps
module tb_data_select;

  reg         clk         ;
  reg         rst_n       ;
  reg signed [7:0]  a     ;
  reg signed [7:0]  b     ;
  reg [1:0]  select       ;

  wire signed [8:0]  c    ;
  

/*-----------------------------------------------\
 --    --
\-----------------------------------------------*/
//-- debug signal


initial begin
  clk   = 1;
  rst_n   = 1;
  #1000 rst_n = 0;
  #4001 rst_n = 1;
  repeat(20000)begin
    #5000  d_case(a,b,select);
  end
end

/*-----------------------------------------------\
 --    --
\-----------------------------------------------*/
task d_case;
  output signed [7:0] a;//a
  output signed [7:0] b;//b
  output        [1:0] s;//select
  
  begin
    a = $random%256;
    b = $random%256;
    s = {$random}%4;
  end
endtask

/*-----------------------------------------------\
 --  clock period is 5ns  --
\-----------------------------------------------*/
always begin
  #2500 clk = ~clk;
end

/*-----------------------------------------------\
 --  display  --
\-----------------------------------------------*/
always @ (c)begin
  if((select == 0) && (rst_n == 1))begin
    if(c == {a[7],a});
    else begin
      $display($realtime,",signed a = %b;signed c = %b",{a[7],a},c);
    end
  end
  else if((select == 1) && (rst_n == 1))begin
    if(c == {b[7],b});
    else begin
      $display($realtime,",signed b = %b;signed c = %b",{b[7],b},c);
    end
  end
  else if((select == 2) && (rst_n == 1))begin
    if(c == {a[7],a} + {b[7],b});
    else begin
      $display($realtime,",signed a = %b;signed b = %b;a+b = %b;signed c = %b",{a[7],a},{b[7],b},{a[7],a} + {b[7]},c);
    end
  end
  else if((select == 3) && (rst_n == 1))begin
    if(c == {a[7],a} - {b[7],b});
    else begin
      $display($realtime,",signed a = %b;signed b = %b;a-b = %b;signed c = %b",{a[7],a},{b[7],b},{a[7],a} - {b[7]},c);
    end
  end
end

data_select u_data_select(
                 .clk          (clk   ),
                 .rst_n        (rst_n ),
                 .a            (a     ),
                 .b            (b     ),
                 .select       (select),
                 .c            (c)
              );

initial #60000000 $finish;
initial begin
  $fsdbDumpfile("data_select.fsdb");
  $fsdbDumpvars                    ;
  $fsdbDumpMDA                     ;
end
endmodule

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五、结果分析

（1）TB结果

TBdisplay无打印错误信息，初步检查无误。

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（2）波形图

由波形和计算可以知道，结果与预期一致

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（3）覆盖率

RTL代码覆盖率达到100%。

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✍✍☛ 题库入口
  经过一段时间的沉淀，发现入行IC行业，自己的底子还是很差，写的文章质量参差不齐，也没能解答大家的疑问。决定还是要实打实从基础学起，由浅入深。因此决定通过补充/完善基础知识的同时，通过题库刷题不断提高自己的设计水平，题库推荐给大家（点击直达），<题库记录>栏目不定期更新，欢迎前来讨论。

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作者：xlinxdu
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