vivado乘法器IP核进行无符号与有符号数相乘问题的验证

本文验证乘法器IP核Multiplier进行无符号(unsigned)与有符号数(signed)相乘的正确性，其中也遇到了一些问题，做此记录。

配套工程：https://download.csdn.net/download/weixin_48412658/88354179

问题的讨论

在IP核手册中提到pg108-mult-gen.pdf>，两端口的类型必须一致。进行验证后发现AB的数据类型不一致时也能够计算出正确的输出值，是否意味着两端口类型可以不一致进行计算啦？

验证过程

IP核配置

首先配置两个乘法器IP核：

第一个是有符号的相乘。

第二个是有无符号与有符号的相乘。

例化乘法器

变量输入类型：

reg signed [15 : 0] A_sig;
reg        [15 : 0] A_unsig;

reg signed [15 : 0] B_sig;		//例化中B始终是有符号类型

//输出
wire signed [31 : 0] P_sig;

wire 		[31 : 0] P_unsig;
wire signed	[31 : 0] P_sig2;	//用于mult_unsigned_signed IP核

设置初始值：

A_sig = 16'b1101_1101_1101_1101;
	A_unsig = 16'b1101_1101_1101_1101;
	B_sig = -50;

例化中前第一个使用的是第一个IP核，第二三个使用的是第二个IP核。

//例化待测设计
mult_signed_signed mult_signed_signedi (
  .CLK(sys_clk), 
  .A(A_sig),     
  .B(B_sig),     
  .P(P_sig)      
);

mult_unsigned_signed mult_unsigned_signed1 (
  .CLK(sys_clk),  
  .A(A_unsig),      
  .B(B_sig),      
  .P(P_unsig)	//将输出赋值给P_unsig      
);

mult_unsigned_signed mult_unsigned_signed2 (
  .CLK(sys_clk),  
  .A(A_unsig),      
  .B(B_sig),      
  .P(P_sig2)   //将输出赋值给P_sig2   
);

仿真代码

`timescale 1ns / 1ps
//
// Module Name: tb_mult
//
module tb_mult();

//输入
reg           sys_clk;
reg signed [15 : 0] A_sig;
reg        [15 : 0] A_unsig;
reg signed [15 : 0] B_sig;

//输出
wire signed [31 : 0] P_sig;

wire 		[31 : 0] P_unsig;
wire signed	[31 : 0] P_sig2;	//用于mult_unsigned_signed IP核
//信号初始化
initial begin
    sys_clk = 1'b1;
	A_sig = 16'b1101_1101_1101_1101;
	A_unsig = 16'b1101_1101_1101_1101;
	B_sig = -50;
end

//生成时钟
always #10 sys_clk = ~sys_clk;
    
initial begin
	#10
	forever begin
		#(100);
			A_sig = A_sig + 1'b1;
			B_sig = B_sig + 1'b1;
		end
end

initial begin
	#10	
	forever begin
		#(100);
			A_unsig = A_unsig + 1'b1;
		end
end
//例化待测设计
mult_signed_signed mult_signed_signedi (
  .CLK(sys_clk), 
  .A(A_sig),     
  .B(B_sig),     
  .P(P_sig)      
);

mult_unsigned_signed mult_unsigned_signed1 (
  .CLK(sys_clk),  
  .A(A_unsig),      
  .B(B_sig),      
  .P(P_unsig)      //将输出赋值给P_unsig
);

mult_unsigned_signed mult_unsigned_signed2 (
  .CLK(sys_clk),  
  .A(A_unsig),      
  .B(B_sig),      
  .P(P_sig2)      //将输出赋值给P_sig2
);

endmodule

仿真波形分析与结论

波形中的进制Radix均根据是sig还是unsig设置成对应的进制。

可以看出：

有符号(signed)与有符号数(signed)相乘，输出赋值给有符号能得到正确输出。

无符号(unsigned)与有符号数(signed)相乘，输出赋值给有符号能得到正确输出。

无符号(unsigned)与有符号数(signed)相乘，输出赋值给无符号得到错误的输出，实质上将P_unsig的进制设置成signed的显示时则和P_sig2相同，表示两种是补码的关系。

通过试验可以验证无符号(unsigned)与有符号数(signed)相乘的乘法器IP核输出的值赋值给有符号数时能够计算正确。

补充：vivado乘法器IP核简单调用

vivado乘法器IP核简单调用：http://t.csdn.cn/dW3Sc