디지털 시스템: 베릴로그 문법정리 + Two's complement adder

베릴로그 프로그래밍 예시를 보면서 베릴로그 문법을 살펴보겠다.

 

 

1. swap_bytes

 

 

< swap_bytes > 

module swap_bytes(in, out);
input [31:0] in;
output [31:0] out;

assign out[31 -:8] = in[0 +:8],
	out[23 -:8] = in[8 +:8],
	out[15 -:8] = in[16 +:8],
	out[7 -:8] = in[24 +:8];

endmodule

 

in이라는 input을 받고

out이라는 ouput을 받는 swap_bytes 모듈을 만들었다. 

 

 

in과 out을 32비트 변수로 저장해준다.

 

 

assign문은 좌변에 변수, 우변에 수식을 넣어 산술 논리 조건 연산식을 

사용할 수 있도록 한다.

 

 

ex)

a = 4'b0101;       b=4'b0011;

assign x = a & b;      // x = 4'b0001

assign y = a | b;       // y = 4'b0111

assign z = ~^a;      // z = 1 

 

 

out[31 - :8] = out[31:24]

in[0 +:8] = in[7:0] 이므로

 

out[31:24] = in[7:0] 이고 위 과정을 반복하면

 

첫번째 부분을 네번째로

두번째 부분을 세번째로

세번째 부분을 두번째로

네번째 부분을 첫번째로 옮겨진 32비트 값이 나온다. 

 

 

 

 

 

< swap_bytes_tb >

`timescale 1ns/100ps
module swap_bytes_tb;
reg [31:0] x;
wire [31:0] y;

swap_bytes U_swap(.in(x), .out(y));
initial begin

	x = 32'h1234_abcd;
	#20 x = 32'habcd_1234;
	#20 x = 32'h2222_1111;

end
endmodule

 

swap_bytes의 테스트 벤치를 만들었다.

 

가장 먼저 timescale을 정해준다. (timescale에 따라 앞으로의 시간딜레이가 결정된다)

 

`timescale 1ns/1ps 라 한다면 

시간 딜레이의 기준을 1ns, 1ps의 정확도로 측정하겠다는 뜻

 

인풋은 reg로, 아웃풋은 wire로 정한다.

 

swap_bytes 모듈을 가져다 쓸것이므로 

 

swap_bytes 변수명(.in(x), .out(y)); 로 선언한다. (named association)

 

 

 initial문은 시뮬레이션을 위한 구문으로 순차적으로 신호를 인가할 때 사용한다.

 

시뮬레이션이 시작하면 모든 initial 구문이 실행되어 파형을 만든다.

 

여기서 #20은 20ns뒤에 실행하겠다는 의미(timescale에 의해 결정된다)

 

실행하면 다음과 같은 결과를 얻을 수 있다.

 

 

2. Two's complement adder

 

 

덧셈 뺄셈이 가능한 Adder 

 

sub가 0일때 덧셈, 1일때 뺄셈을 수행한다.

 

sub가 0인 경우, x + y를 수행하고

sub가 1인 경우, x - y이므로 

 

2의 보수법을 사용하면 

x + ~(y) + 1 이다  

 

 

 

<two_adder>

module twos_adder(x, y, c_in, sum, c_out);
input [3:0] x,y;
input c_in;
output [3:0] sum;
output c_out;
wire [3:0] t;

assign t = y^{4{c_in}};
assign {c_out, sum} = x + t + c_in;
endmodule

 

c_in = 0 일때 t = y 이고

c_in = 1 일때 t = ~ y이므로

t = y^{4{cin}} 라 한다.

 

 

여기서 {}는 결합연산자로 여러개의 피연산자를 묶어서 사용할 수 있다.

 

ex)

 

a = 2'b01, b = 2'b10, c = 4'b0101 일때

x = {a, b[1], c[3:1]} 라하면

x = 011010 이다  

 

또한 x = {a, 4b[1], c} 라 하면

b[1]을 4번 반복해서 쓸 수 있다는 의미로

x = 0111110101 이다

 

 

 

<two_adder_tb>

`timescale 1ns/100ps
module twos_adder_tb;
parameter N = 4;
reg[N-1:0]a,b;
reg c_in;
wire[N-1:0]sum;
integer i;
twos_adder U_TADD(.x(a), .y(b), .c_in(c_in),.sum(sum), .c_out(c_out));
initial begin a = 0; b=0; c_in = 0; end
always #20 a = a+1;
initial for(i = 0;i<16;i=i+1)
#20 b = 16-i;
initial #320 c_in = 1;
endmodule

 

always #20 a = a+1

 

20ns 마다 위 연산을 반복한다.

 

 

begin end는 c언어에서 중괄호라고 생각하면 편하다.

 

이건 다른 경우지만 참고하도록 하자.