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HDLBits——Multiplexers
Problem 60 : 2-to-1 multiplexer (Mux2to1)
Requirement：
multiplexer：多路选择器。
本题中需要实现一个 2 选 1 选择器，sel 信号作为选择信号，当 sel = 1 时选择 b，反之选择 a。
Solution：
module top_module( input a, b, sel,output out ); assign out = sel ? b : a;endmodule
PS：三元运算符（Ternary operator），cond ? if true : if false
嵌套的用法也十分常用，比如求 a,b,c 中的最大值，可以在一个三元运算符中嵌套两个三元运算符。
assign max = (a > b) ? (a > c)?a:c:(b > c)?b:c;
在嵌套使用时，为了防止混乱，最好将 cond iftrue iffalse 分三行书写。
Timing Diagram：
Problem 61 : 2-to-1 bus multiplexer (Mux2to1v)
Requirement：
创建一个 100 位宽的 2 选 1 多路复用器。当sel=0时，选择a。当sel=1时，选择b。
Solution：
module top_module( input [99:0] a, b,input sel,output [99:0] out );assign out = sel ? b : a;endmodule
PS：本题与上一题的区别在于信号从单比特宽度变成总线信号，但选择器的原理以及对应的代码与前一题相同。
Timing Diagram：
Problem 62 : 9-to-1 multiplexer (Mux9to1v)
Requirement：
本题中需要实现一个 16 位宽的 9 选 1 选择器，sel 信号作为选择信号，当 sel = 0 时选择 a，sel = 1 时选择 b，以此类推。对于未使用的情况，将所有 output 位设置为’1’。
Solution：
module top_module( input reg [15:0] a, b, c, d, e, f, g, h, i,input [3:0] sel,output reg [15:0] out );always @(*) begincase(sel)0:out = a;1:out = b;2:out = c;3:out = d;4:out = e;5:out = f;6:out = g;7:out = h;8:out = i;default:out = 16'hffff;endcaseendendmodule
PS：case 语句只能在 always 块中使用。
Timing Diagram：
Problem 63 : 256-to-1 multiplexer (Mux256to1)
Requirement：
本题中需要实现一个 256 选 1 选择器，sel 信号作为选择信号，当 sel = 0 时选择 in[0]，sel = 1 时选择 in[1]，以此类推。
Solution：
module top_module( input [255:0] in,input [7:0] sel,output reg out );always @(*) beginout = in[sel];endendmodule
选择运算符的 index 可以为变量，只要变量的位宽和向量的长度匹配即可。所以直接将 sel 这个变量，作为片选向量 in 的 index。
方法二：利用截断，将输入向量 in 右移 sel 位，高位被截去，输出最低位上的 in[sel]，移位的长度也可以使用变量。
module top_module( input [255:0] in,input [7:0] sel,output out );assign out = in>>sel;endmodule
Problem 64 : 256-to-1 4-bit multiplexer (Mux256to1v)
Requirement：
本题中需要实现一个 256 选 1 选择器，sel 信号作为选择信号，当 sel = 0 时选择 in[3:0]，sel = 1 时选择 in[7:4],以此类推。同上一题的区别在于，位宽从 1 位变到了 4 位。（多位宽：使用位选择符或者位连接符）
Solution：
错过： assign out = in[ sel*4+3 : sel*4 ]; 但这个表达式不符合 Verilog 片选操作符的语法。
片选多个比特的正确语法有两种：
-
assign out = in[sel*4 +: 4];
从 sel*4 开始，选择比特序号大于sel*4 的 4 位比特（包含 sel*4），相当于[sel*4+3 : sel*4]
-
assign out = in[sel*4+3 -: 4];
从 sel*4+3 开始，选择比特序号小于 sel*4+3 的 4 位比特，相当于[sel*4+3 : sel*4]
方法一：用片选的方法
module top_module( input [1023:0] in,input [7:0] sel,output [3:0] out );assign out = in[sel*4+:4];endmodule
方法二：用位连接符
module top_module( input [1023:0] in,input [7:0] sel,output [3:0] out );assign out = {in[sel*4+3],in[sel*4+2],in[sel*4+1],in[sel*4]};endmodule
方法三：移位
module top_module( input [1023:0] in,input [7:0] sel,output [3:0] out );assign out = in>>sel*4;endmodule
注意：虽然移位操作符可以使用变量，但不能嵌套移位，也就是在移位操作符中对变量进行操作：
比如若需要 assign out = in >> （sel << 2）; 的效果，只能通过使用一次中间变量来将 sel 移位。
wire [9:0] sel_shift = sel << 2;
assign out = in >> sel_shift;
PS：2021 年的最后一个月以懒惰的一天开始和结束。