当输出重叠时，种类卡在输出上

Question

我对 verilog 很陌生。所以这是我的问题：

Implement 16 bits ALU with 16 bit register. This project should meet the following requirement.
1. Design a 16 bitALU : Design a 16 bit ALU that X as input (eg. A,B..) and produces one 16 bit result.The ALU should perform the following functions. Minimum 5 operations for both ALU and LOGIC.
2. Design a 16x16 bit register file.
3. Design a control unit.

所以我的计划是制作一堆模块，每个模块都有操作。然后我在测试台上收集它。但问题是现在。输出似乎重叠并变成红色和 x。

这是我的添加模块。

module Add(A,B,Y,S,clk,enb);
  parameter BITS=8;
  input clk,enb;
  input [BITS - 5:0] S;
  input [BITS - 1:0] A ,B;
  output [BITS - 1:0] Y;
  reg [BITS - 1:0] Y;

  always @(posedge clk)
  begin
  if
    ((enb==1) || (S == 000))
  begin
   assign Y = A + B;

  end
  end

endmodule

Tolak 模块（负模块）

module Tolak(A,B,Y,S,clk,enb);
  parameter BITS=8;
  input clk,enb;
  input [BITS - 5:0] S;
  input [BITS - 1:0] A ,B;
  output [BITS - 1:0] Y;
  reg [BITS - 1:0] Y;

   always @(posedge clk)
begin
  if
    ((enb==1) || (S == 010))
  begin
  assign Y = A - B;

  end
  end
endmodule

Darab 模块（乘法模块）

module Darab(A,B,Y,S,clk,enb);
  parameter BITS=8;
  input clk,enb;
  input [BITS - 5:0] S;
  input [BITS - 1:0] A ,B;
  output [BITS - 1:0] Y;
  reg [BITS - 1:0] Y;

  always @(posedge clk)
    begin
  if
    ((enb==1) || (S == 011))
begin
     assign Y = A * B;
  end
  end

endmodule

GateOr 模块

module GateOr(A,B,Y,S,clk,enb);
  parameter BITS=16;
  input clk,enb;
  input [BITS - 14:0] S;
  input [BITS - 1:0] A ,B;
  output [BITS - 1:0] Y;
  reg [BITS - 1:0] Y;

  always @(posedge clk)
  begin
  if
    ((enb==1) || (S == 011))
  begin
   assign Y = A | B ;

  end
  end

endmodule

门及模块

module GateAnd(A,B,Y,S,clk,enb);
  parameter BITS=16;
  input clk,enb;
  input [BITS - 14:0] S;
  input [BITS - 1:0] A ,B;
  output [BITS - 1:0] Y;
  reg [BITS - 1:0] Y;

  always @(posedge clk)
begin
  if
    ((enb==1) || (S == 100))
  begin
  assign Y = A & B;

  end
end

endmodule

这是我的测试台

module Maintb (); 
parameter SIZE=8;
reg clk, enb ;
reg [SIZE-6:0] S; 
reg[SIZE-1:0] A,B; 
wire[SIZE-1:0] Y; 

initial 
begin
    clk = 1'b0; enb = 1'b0;
end
// generate clock
always 
begin
    #(10) clk = !clk;
end
  always begin 
    //#(10);
    #10; enb = 1'b1; A=00000001; B=00000000; S=000; //add
    #(10); enb = 1'b0; 
    #10; enb = 1'b1; A=00000001; B=00000000; S=001; //tolak
    #(10); enb = 1'b0; 
    #10; enb = 1'b1; A=00000001; B=00000000; S=010; //darab
    #(10); enb = 1'b0; 
    #10; enb = 1'b1; A=00000001; B=00000000; S=011; //or
    #(10); enb = 1'b0; 
    #10; enb = 1'b1; A=00000001; B=00000000; S=100; //and
    //#(10);
  end

defparam dut.BITS = SIZE;
defparam dut1.BITS = SIZE;
defparam dut2.BITS = SIZE;
defparam gate.BITS = SIZE;
defparam gate1.BITS = SIZE;
Add dut (A,B,Y,S,clk,enb); //000
Tolak dut1 (A,B,Y,S,clk,enb); //001
Darab dut2 (A,B,Y,S,clk,enb); //010
GateOr gate (A,B,Y,S,clk,enb); //011
GateAnd gate1 (A,B,Y,S,clk,enb);//100
Endmodule

Answer 1

HDL编码时注意以下几点：

对顺序硬件使用<=，对组合硬件使用=
永远不要在 s 内部使用赋值，反之亦然
以正确的方式实例化模块，即

<module name> #(parameter <paramters_list>) <instant_name >

指定输入转换到时钟边沿，避免显式使用#delay

块的分层拓扑结构：

从图中可以看出，ALU是顶层实体，包含子模块，它们相互连接或在顶层共享信号。

Testbench 具有最高级别的顶部，其中 DUT 的实例（设计的顶部将被测试）- 正在测试的设计。

这基本上是将信号激励到 DUT 并从中获得响应。

确保您没有从多个模块驱动相同的信号，就像您的情况一样，它是由 ALU 的 add、sub、mul、AND 和 OR 模块驱动的 Y，这需要分开。

删除了clk信号，因为组合电路根本不需要clk。

用tb查看你干净的代码，按上面提到的修改：

module Add #(parameter BITS=8)(A,B,Y,S,enb);
  input wire enb;
  input wire [2:0] S;
  input wire [BITS - 1:0] A ,B;
  output wire [BITS - 1:0] Y;

  assign Y = (A + B) & {BITS{enb & (S == 3'b000)}};

endmodule


module Tolak #(parameter BITS=8) (A,B,Y,S,enb);
  input enb;
  input [2:0] S;
  input [BITS - 1:0] A ,B;
  output wire [BITS - 1:0] Y;

  assign Y = (A - B) & {BITS{enb & (S == 3'b001)}};

endmodule

module Darab  #(parameter BITS=8) (A,B,Y,S,enb);
  input enb;
  input [2:0] S;
  input [BITS - 1:0] A ,B;
  output wire  [BITS - 1:0] Y;

  assign Y = (A * B) & {BITS{enb & (S == 3'b010)}}; // truncated to 8 bit only

endmodule

module GateOr  #(parameter BITS=8) (A,B,Y,S,enb);
  input enb;
  input [2:0] S;
  input [BITS - 1:0] A ,B;
  output wire[BITS - 1:0]  Y;

  assign Y = (A | B) & {BITS{enb & (S == 3'b011)}}; // truncated to 8 bit only

endmodule

module GateAnd  #(parameter BITS=8) (A,B,Y,S,enb);
  input enb;
  input [2:0] S;
  input [BITS - 1:0] A ,B;
  output wire [BITS - 1:0] Y;

  assign Y = (A & B) & {BITS{enb & (S == 3'b100)}}; // truncated to 8 bit only

endmodule


module Maintb (); 
parameter SIZE=8;
reg clk, enb ;
reg [2:0] S; 
reg [SIZE -1:0] A,B; 
wire [SIZE -1:0] Y,Y1,Y2,Y3,Y4,Y5; 

Add #(SIZE) dut (A,B,Y1,S,enb); //000
Tolak #(SIZE) dut1 (A,B,Y2,S,enb); //001
Darab #(SIZE) dut2 (A,B,Y3,S,enb); //010
GateOr #(SIZE) gate (A,B,Y4,S,enb); //011
GateAnd #(SIZE) gate1 (A,B,Y5,S,enb);//100

assign Y = Y1 | Y2 | Y3 | Y4 | Y5;

initial 
begin
    clk = 1'b0; 
    enb = 1'b0;
    enb = 1'b0; A=8'b0000_0000; B=8'b0001_0000; S=3'b000; 
end

// generate clock
always #10 clk = ~clk;

initial
begin 
  @(posedge clk); 
  @(posedge clk); 
  @(posedge clk); 
  @(posedge clk); 
  @(posedge clk); enb = 1'b1; A=8'b0000_0001; B=8'b0000_0010; S=3'b000; //add
  @(posedge clk); enb = 1'b0; 
  @(posedge clk); enb = 1'b1; A=8'b0000_0011; B=8'b0010_0000; S=3'b001; //tolak
  @(posedge clk); enb = 1'b0; 
  @(posedge clk); enb = 1'b1; A=8'b0000_1001; B=8'b0000_0000; S=3'b010; //darab
  @(posedge clk); enb = 1'b0; 
  @(posedge clk); enb = 1'b1; A=8'b0010_0001; B=8'b0100_0000; S=3'b011; //or
  @(posedge clk); enb = 1'b0; 
  @(posedge clk); enb = 1'b1; A=8'b1000_0001; B=8'b0000_0000; S=3'b100; //and
  @(posedge clk); enb = 1'b0; 
  @(posedge clk); enb = 1'b0; A=8'b0000_0000; B=8'b0001_0000; S=3'b000; //and
  #100 $finish;
end

initial
begin
  $monitor("clk %b  A-%b B-%b Y-%b S-%b enb-%b",clk, A, B, Y, S, enb);
end

endmodule

模拟：

Answer 2

首先，模块 GateOr 和 GateAnd 的 S 信号中会有非法范围...

input [BITS - 14:0] S;

BITS = 8 使它......好吧，[-6:0]。除此之外，您同时将所有输出驱动到 Y。假设您在模块中执行逻辑或，而不是与，所有这些都将立即激活。

很抱歉，您的设计完全错误。您应该使每个子块时钟独立（使用 always @(*) 块而不是时钟驱动块），然后在顶部模块中实例化所有子块，每个子块的输出驱动到 Y_Add , Y_Tolak, Y_Darab, Y_GateOr 和 Y_GateAnd 信号。最后，在顶层，您可以有一个时钟块，内容如下：

always @(posedge clk)
begin:
  if (enb == 1'b1):
    case (S)
      3'b000: Y <= Y_Add;
      3'b001: Y <= Y_Tolak;
      [...]
    endcase
end

并确保 Y 是 reg，而不是 wire。基本上，您将实现一个寄存器，其值由多路复用器驱动。

当输出重叠时，种类卡在输出上

Kind stuck on the output when the output overlap

verilog

overlap

modelsim

wave