怎么去设计一个基于FPGA的二进制比较器呢?

时间:2025-04-28  作者:Diven  阅读:0

前一篇文章我们介绍了通过小脚丫FPGA核心开发板来进行门电路的实验过程。当然,我们还可以画出更多复杂的门电路组合,并且通过小脚丫FPGA轻松实现对应的输入/输出特性的定义。现在,我们利用小脚丫来学习更多具有特定功能的实用组合逻辑电路。

怎么去设计一个基于FPGA的二进制比较器呢?

本篇中,我们希望设计一个二进制比较器,通过小脚丫FPGA搭建实验电路并验证结果。

顾名思义,二进制比较器就是比较两个二进制数的大小,因此对于一个两位输入的比较器来说,其输出结果不外乎有小于,大于和等于三种可能。因此我们列出这个电路的真值表。

表1 二进制比较器真值表

相信学习过数字电路课程的同学都知道如何将该电路进行逻辑运算,化简并画出对应的门电路组合,因此该步骤我们不在此过多赘述,直接上图。

图1 电路图

图2 门电路组合

通过Verilog代码,我们对该电路进行硬件描述。这次我们采用Data-flow的写法,代码中出现的!&^等符号,实际上就是等于同直接对数据进行逻辑运算,并分别对应NOT, AND, OR。希望大家之后对这些符号的熟悉程度就如同看¥$€等符号一样亲切。

Module comparer1 ( inputwire A, //定义输入的两个数a、b inputwire B, outputwire Y2, //定义三种输出结果对应的led outputwire Y0, outputwire Y1 ); assign Y2 =(!A) & B; //对应A< B assign Y1 = A & (!B); //对应A >B assign Y0 =!(A^B); //对应A=B endModule

在完成代码编译后,我们将输入变量A和B以及输出变量Y2,Y1,Y0分别对应至小脚丫的板载外设上。

表2 各变量对应小脚丫相应引脚

这样,我们就在小脚丫上构建了一个二进制比较器,我们可以通过调节输入编码开关,并观察LED灯的现象来验证我们的设计。

文章的最后我们提两个问题:

如果我们将开关SW1, SW2拨至如下图所示,L1,L2,L3所对应的状态应该是怎样的?

注意:小脚丫板载的LED是低电平点亮,也就是说,当输出为1时,LED熄灭,反之则亮。

图3

假如现在小脚丫上L2、L3处于点亮状态,那么拨码开关SW1和SW2现在应该是什么状态?(图中将拨码开关放置中间未知仅为示意作用,实际不存在中间状态)。

图4

是不是入手很简单,随后能够很方便地做扩展和结果验证?

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