编写乘法器求解算法表达式

描述

编写一个4bit乘法器模块，并例化该乘法器求解c=12*a+5*b，其中输入信号a,b为4bit无符号数，c为输出。注意请不要直接使用*符号实现乘法功能。

模块的信号接口图如下：

    要求使用Verilog HDL语言实现以上功能，并编写testbench验证模块的功能。

输入描述：

clk：系统时钟信号

rst_n：复位信号，低电平有效

a：输入信号，位宽为4bit

b：输入信号，位宽为4bit

输出描述：

c：输出信号

解题思路：

移位运算与乘法的关系如下：

左移n位表示乘;

右移n位表示除;

当直接在一个always语句块中写入代码，如下所示：

`timescale 1ns/1nsmodule calculation(input clk,input rst_n,input [3:0] a,input [3:0] b,output [8:0] c);wire [8:0] a_9, b_9;reg [8:0] c_r;assign a_9 = {5'b0_0000, a[3:0]};assign b_9 = {5'b0_0000, b[3:0]};always @(posedge clk or negedge rst_n) beginif (!rst_n) c_r <= 9'b0_0000_0000;else c_r <= (a_9<<3)+(a_9<<2)+(b_9<<2)+b_9;endassign c = c_r;endmodule

可发现其波形如下：

如红色方框所示，最终输出C的值是在第二个时钟上升沿的到来时才正常输出，因此在信号a，b输入时，应该打一拍；

正确的代码如下：

`timescale 1ns/1nsmodule calculation(input clk,input rst_n,input [3:0] a,input [3:0] b,output [8:0] c);reg [8:0] a_9, b_9;reg [8:0] c_r;always @(posedge clk or negedge rst_n) beginif (!rst_n) begina_9 <= 9'b0_0000_0000;b_9 <= 9'b0_0000_0000;endelse begina_9 <= {5'b0_0000, a[3:0]};b_9 <= {5'b0_0000, b[3:0]};endendalways @(posedge clk or negedge rst_n) beginif (!rst_n) c_r <= 9'b0_0000_0000;else c_r <= (a_9<<3)+(a_9<<2)+(b_9<<2)+b_9;endassign c = c_r;endmodule