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wzjs 2025/9/12 22:01:13

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在数字电路设计领域，Verilog 硬件描述语言凭借其强大的功能和广泛的应用，成为众多工程师和学习者的得力工具。本文将结合实际实验，深入探讨基于 Verilog 的简单数字电路设计，重点聚焦乘数器和多路复用器的设计与测试，帮助大家更好地理解和掌握 Verilog 语言及其在数字电路设计中的应用。

一、实验目的与准备

本次实验旨在深入理解和掌握 Verilog 语言，熟练掌握逻辑回路测试（testbench）的方法，完成乘数器和多路复用器的编译、仿真测试。实验用到的工具主要有 Modelsim（用于电路仿真）、Notepad++（文本编辑器，用于编写 Verilog 代码）。

二、乘数器设计与仿真

（一）乘数器模块编写

使用 Verilog 语言编写一个 4 位乘 4 位的乘数器模块。代码如下：

module mult4x4 (a, b, product);input [3:0] a, b;output [7:0] product;reg [7:0] product ;always@(a or b)product <= a * b;endmodule

（二）乘数器测试平台编写

为了测试乘数器模块的功能，编写相应的 testbench：

`timescale 1 ps/ 1 ps
module mult4x4_sim();
// constants                                           
// general purpose registersreg [3:0] a;reg [3:0] b;
// wires                                               wire [7:0] product;// assign statements (if any)                          
mult4x4 u1 (
// port map - connection between master ports and signals/registers   .a(a),.b(b),.product(product)
);parameter CYCLE=20000;initial
begina = 4'b0000;
end
always # (CYCLE)a <= a + 1;initial
beginb = 4'b1111;
endalways # (CYCLE)b <= b - 1;endmodule

（三）乘数器仿真结果分析

使用 Modelsim 对乘数器进行仿真，得到的波形图可以直观地展示输入信号和输出信号的变化关系。从波形图中可以看到，当输入不同的 a 和 b 值时，输出的 product 信号能够正确地反映乘法运算的结果。这表明乘数器模块在功能上是正确的，验证了代码的正确性。

三、多路复用器设计与仿真

（一）多路复用器模块编写

编写一个简单的 4 选 1 多路复用器模块：

module mux4(a, b, sel, y);input [3:0] a, b;input sel;output [3:0] y;reg [3:0] y;always@(a or b or sel) 
beginif(sel == 1'b0)y <= a;elsey <= b;endendmodule

（二）多路复用器测试平台编写

`timescale 1 ps/ 1 ps
module mux4_sim();
// constants                                           
// general purpose registersreg [3:0] a;reg [3:0] b;reg sel;
// wires                                               wire [3:0] y;
//
// assign statements (if any)                          
mux4 u1 (
// port map - connection between master ports and signals/registers   .sel(sel),.a(a),.b(b),.y(y)
);
//
parameter CYCLE=100000;initial
beginsel = 1'b0;
end
always # (CYCLE/2)sel <= ~sel; initial
begina = 4'b1001;
endinitial
beginb = 4'b0111;	
endendmodule