Verilog数字系统设计——移位寄存器实现

verilog——移位寄存器实现

一、各种移位寄存器的原理

1.1、自循环移位

这里用例子说明较为清晰：
假如一个二进制数字是 1111100000
自循环左移 --> 1111000001 1110000011 1100000111 …
自循环右移 --> 0111110000 0011111000 0001111100 …

1.2、带进位位的循环移位

这里用例子说明较为清晰：
带进位的循环左移RCL(Rotate Left Through Carry)：
用原CF的值填补空出的位，移出的位再进入CF。
　　假设当前，AL=01010011B，CF=1，则
　　执行指令 ROL AL,1
　　后，AL=10100110B，CF=0
　　执行指令 RCL AL,1
　　后，AL=10100111B，CF=0
　　最后一位的1，是先前CF的1

1.3、区别

具体区别可分为下面三种：

1.3.1、方式不同

循环左移：累加器自身循环向左移位。
带进位循环左移：累加器连同进位位一起左移。

1.3.2、过程不同

循环左移：移出的位不仅要进入CF，而且还要填补空出的位。
带进位循环左移：用原CF的值填补空出的位，移出的位再进入CF。

1.3.3、功能不同

循环左移：把操作数d,的各个二进制位向左移动d位，从d左端移出的每一位再依次移到右端空出的位上，最后移出的位还要送到CF中。
带进位循环左移：把操作数d的各位与CF联合在一起，构成9个或者17个二进制位，向左移动d位，从左端移出的各位再依次移到右端空出的位上。

二、代码实现

2.1、shift module

module shiftreg(out,reset,clk,data,select);
	output reg [7:0] out; //output signal
	input [1:0] select;	//Status selection signal
	input [7:0] data;
	input reset,clk;	//reset signal	
	reg CF,temp;
	


	always @(posedge clk or posedge reset)
		begin
		if(reset)		//reset signal
			begin
			out <= data;	
			CF <= 0;
			end
		else 
			begin
			case(select)
				2'b00:			//ROL:Shift left from cycle
					out <= {out[0],out[7:1]};
				//用原CF的值填补空出的位，移出的位再进入CF
				2'b01:		//RCL:Cyclic left shift with carry
					begin
  					temp = out[0];
                    			out = {CF,out[7:1]}; 
                    			CF = temp;
					end
				
				2'b10:		//ROR:Rotate Right
					out = {out[6:0],out[7]};
				2'b11:			//RCR:Rotate Right Through Carry
					begin
	  				temp =out[7];
                    			out = {out[6:0],CF};
                    			CF = temp;
					end
				default:out <= 8'bx;
			endcase
			end	
		end
endmodule  

2.2、test module

module test_shiftreg;
	reg clk_t,reset_t;
	reg[1:0] select_t;
	wire[7:0] out_t;
	reg[7:0] data_t;
	
	shiftreg myshift(
		.out(out_t),
		.reset(reset_t),
		.clk(clk_t),
		.data(data_t),
		.select(select_t));

	initial
	begin
		data_t = 8'b1011_0101;
		reset_t = 1;
		clk_t = 0;
		select_t = 2'b11;
		#20 reset_t = 0;
	end
	always #20 clk_t = ~clk_t;	//clock signal

endmodule

三、仿真截图

3.1、自循环左移

3.2、带进位位的循环左移

3.2、自循环右移

3.3、带进位位的循环右移

3.4、带进位位的循环右移