數字電路基礎知識——組合邏輯電路（數據選擇器MUX、也即多路復用器） 本次介紹數據選擇器的相關知識，數據選擇器在電路設計中尤為重要，尤其是對于在Verilog中的if-else的語法即 o = a？b ：c 都可以看到有數據選擇器的使用。 介紹數據選擇器的設計原則以及實例：用Verilog描述一個多路復用器，輸入的通道數目N，每一路的位寬為M。 求log以2為低的整數的算法（使用移位寄存器、數據比較器） ?

一、二選一數據選擇器（2-1 MUX） 二選一的數據選擇器是最簡單的結構，其邏輯框圖、門級電路、以及真值表如下：

? 二、 用 2輸入mux，實現與，或，非，異或 二選一用Verilog語言描述： o = s ? a : b; ? 與邏輯： out = (a == 1’b0)? 1’b0: ((b == 1’b0)? 1’b0: 1’b1); 或 out = (a == 1’b1)? b: 1’b0; Y=SA+S’B=AB+A’0=AB ? 或邏輯： out = (a == 1’b1)? 1’b1: ((b == 1’b1)? 1’b1: 1’b0); 或 out = (a == 1’b0)? b: 1’b1; Y=SA+S’B=A’B+A=A+B ? 非邏輯： out = (a == 1’b1)? 1’b0: 1’b1; ? 異或 out = (a == 1’b1)? ((b == 1’b1)? 1’b0: 1’b1) : (b); Y=AB’+A’B ? 三、 四選一選擇器 在實際的芯片器件中，用的最多的是雙四選一選擇器 74HC153 下圖是內部邏輯電路圖：

四選一只需兩位地址輸入，四個輸入狀態選擇其中一個 而八選一需要三位地址輸入，八個輸入狀態選擇其中一個，利用S’作為第三個地址輸入端 因此可以利用這兩個四選一選擇器接成一個八選一的選擇器

? 四、用選擇器設計組合邏輯電路

基本原理： ? 利用如下關系 一個具有n位地址輸入的數據選擇器，可以產生任何形式的 輸入不大于n+1的組合函數

對于下面的邏輯表達式：

即Z=R’(A’G’)+R(A’G)+R((AG’)+1(AG))

當然也可以用R A 作為選通地址，G作為選通端，將函數化簡如下： Z=(R’A’)G’+(RA’)G+(RA)1 ?

五、例：用Verilog描述一個多路復用器，輸入的通道數目N，每一路的位寬為M。 代碼設計如下： module mux #( ? ? parameter? ?m = 8, ? ? parameter? ?n = 8, ? ? parameter? ?width = clogb2(n) ) ( ? ? input? ?[n*m-1:0]? ?indata, ? ? input? ?[width-1:0] sel, ? ? output? [m-1:0]? ? ?outdata ); ? assign? outdata =? ?indata[(m*(sel+1)-1)-:m];

以下兩個函數任用一個 //求2的對數函數 function integer log2; ? input integer value; ? begin ?
? value = value-1; ? ? for (log2=0; value>0; log2=log2+1) ?
? ? value = value>>1; ? end
? ? endfunction ? //求2的對數函數 function integer clogb2 (input integer bit_depth); begin ? ? for(clogb2=0; bit_depth>0; clogb2=clogb2+1) ?
? ? ? bit_depth = bit_depth>>1; end endfunction ? endmodule 這里需要注意： ? [n-:m]表示數據位寬為m的從n開始的數據位寬。如reg [6-:3] 表示 reg [6:4] 參數傳遞必須時具體數值，如在parameter定義。
求log以2為低的整數，具體方法上面用到的是移位寄存器，即將數據向右移位即可以得到所需最大的整數。 也可以利用下面的方法： ?function integer log2(input integer x); ? ?
? ? integer i; ? ? ? ? begin ? ? ? ? ? ? log2 = 1; ? ? ? ? ?
? for (i = 0; 2**i < x; i = i + 1) //不用移位寄存器，只用比較器? ? ? ? ?
? ? begin ? ? ? ? ? ?
? ? log2 = i + 1; ? ? ?
? ? ? end ? ? ?
? end ?endfunction ? 注：2**i 表示2i ? log2(10)等于4 ? log2(16)等于4 ? log2(510001000)等于26 ? ? ?

編輯：黃飛

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