【校招Verilog手撕代码】VL2、固定优先级仲裁器设计(Fixed Priority Arbiter)

本文介绍了数字IC工程师如何使用Verilog设计固定优先级仲裁器,针对四个主设备A>B>C>D设定优先级。文章详细讲解了通过case/if语法、for循环和补码相与法三种方法实现仲裁器,并提供了理论知识和代码实现。

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结论:组合逻辑‘;req[0] > req[1] > …;req与其补码进行相与,得到的独热码即是grant!

一、题目

数字IC工程师在使用多主设备的总线过程中,需要考虑到不同主设备申请总线控制权的优先级问题,请使用Verilog语言,考虑四个主设备,设计固定优先级仲裁器,该仲裁器默认时的总线控制的优先级永远保持为为A>B>C>D。

默认情况下的优先级排序为A>B>C>D,input 请求情况request 的四位二进制,从高到低也分别代表主设备A、B、C、D的总线控制请求,output的grant输出one hot编码,即“1000,0100,0010,0001”四种情况中的一种,给出的案例如下,按照四个周期依次输入控制请求,仲裁器在按照固定优先级算法的条件下会依次响应设备A,D,A,B

在这里插入图片描述

注:虽然我们在上面的例子中提出周期的概念,但对于仲裁器来讲,它是一个纯组合逻辑电路

二、题解

2.1、方法

Verilog中的固定优先级仲裁是一种用于解决多个请求的优先级冲突的电路设计。它根据预先定义的优先级规则来确定哪个请求应该被优先处理。 在Verilog中实现固定优先级仲裁可以采用以下步骤: 1. 创建一个包含多个请求输入的模块。每个请求输入都与一个请求信号相关联,表示该请求是否被激活。 2. 为每个请求输入定义一个优先级。可以使用参数或常量来指定每个请求的优先级。 3. 使用条件语句(if-else或case语句)来比较每个请求的优先级,并根据优先级激活相应的输出。 4. 确定输出信号的逻辑。可以使用一个输出信号表示选中的请求,或者使用多个输出信号来表示每个请求的状态。 下面是一个简单的Verilog代码示例,演示了一个4个请求的固定优先级仲裁: ```verilog module priority_arbiter ( input [3:0] requests, output [1:0] selected ); // 定义请求的优先级 parameter PRIORITY_0 = 2'b00; parameter PRIORITY_1 = 2'b01; parameter PRIORITY_2 = 2'b10; parameter PRIORITY_3 = 2'b11; always @* begin // 比较请求的优先级 case (requests) 4'b0001: selected = PRIORITY_0; 4'b0010: selected = PRIORITY_1; 4'b0100: selected = PRIORITY_2; 4'b1000: selected = PRIORITY_3; default: selected = 2'b00; // 如果没有请求被激活,输出为0 endcase end endmodule ``` 在上述代码中,`requests`是一个4位的输入信号,每个位表示一个请求。`selected`是一个2位的输出信号,表示被选中的请求。 这只是一个简单的示例,实际应用中的固定优先级仲裁可能更加复杂。可以根据具体的需求进行相应的修改和扩展。
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