描述
题目描述：
已知d为一个8位数，请在每个时钟周期分别输出该数乘1/3/7/8,并输出一个信号通知此时刻输入的d有效（d给出的信号的上升沿表示写入有效）
信号示意图：
波形示意图：
输入描述：
输入信号 d, clk, rst
类型 wire
在testbench中，clk为周期5ns的时钟，rst为低电平复位
输出描述：
输出信号 input_grant out
类型 reg
解题分析：
在硬件中进行乘除法运算是比较消耗资源的一种方法，想要在不影响延迟并尽量减少资源消耗，必须从硬件的特点上进行设计。根据寄存器的原理，由于是二进制，所以进位和退位为x2或者/2，同样除7可以使用进位3然后减去本身的做法，这样就将乘除法运算转化为位运算，这是一种比较简单的整数运算处理。
需要给出一个计数器的状态机，注意d输入不是随时有效的，只有在cnt计数为0的那个时钟沿，d输入有效，因此需要设计一个寄存器din，在cnt为0时候锁存d的值。
代码如下：
`timescale 1ns/1ns
module vl4 (
input [7:0]d ,
input clk,
input rst,
output reg input_grant,
output reg [10:0]out
);
//*************code***********//
reg [1:0] cnt;
reg [7:0] reg_d;
//*******计数器初始化及赋值*******//
always@(posedge clk or negedge rst)
if(rst == 1'b0)
cnt <= 2'd0;
else if(cnt == 2'd3)
cnt <= 2'd0;
else
cnt <= cnt + 1'b1;
//***数据寄存器（reg_d）和输入有效标志（input_grant）初始化及赋值***//
always@(posedge clk or negedge rst)
if(rst == 1'b0)begin
reg_d <= 8'd0;
input_grant <= 1'b0;
end
else if(cnt == 2'd0)begin
reg_d <= d;
input_grant <= 1'b1;
end
else begin
reg_d <= reg_d;
input_grant <= 1'b0;
end
//****乘法运算****//
always@(posedge clk or negedge rst)
if(rst == 1'b0)
out <= 11'd0;
else case (cnt)
2'd0 : out <= d;
2'd1 : out <= (reg_d<<2)-reg_d;
2'd2 : out <= (reg_d<<3)-reg_d;
2'd3 : out <= (reg_d<<3);
default : out <= 11'd0;
endcase
//*************code***********//
endmodule
测试代码：
`timescale 1ns/1ns
module tb_vl4();
reg clk;
reg rst;
reg [7:0] d;
wire input_grant;
wire [10:0] out;
//***时钟，复位，d信号赋值***//
initial
begin
clk = 1'b0;
rst = 1'b0;
d = 8'd0;
#30
rst = 1'b1;
d = 8'd8;
#80
d = 8'd9;
#80
d = 8'd10;
end
//***生成时钟信号***//
always #10 clk =~clk;
//***模块实例化***//
vl4 vl4_inst
(
.d (d) ,
.clk (clk) ,
.rst (rst) ,
.input_grant(input_grant) ,
.out (out)
);
endmodule
波形图：
