Dominar las funciones matemáticas en Verilog para diseño de hardware eficiente

Las funciones matemáticas de Verilog pueden usarse en lugar de expresiones constantes y soportan tanto matemáticas enteras como reales.

Funciones matemáticas enteras

La función $clog2 devuelve el techo de log₂ del argumento dado. Esto se usa típicamente para calcular el ancho mínimo requerido para direccionar una memoria de tamaño dado.

Por ejemplo, si el diseño tiene 7 sumadores en paralelo, entonces el número mínimo de bits requeridos para representar todos los 7 sumadores es $clog2 de 7 que produce 3.

module des #(parameter NUM_UNITS = 7)
  // El uso de esta función de sistema ayuda a reducir el
  // número de cables de entrada a este módulo
  (input [$clog2(NUM_UNITS)-1:0] active_unit);
  initial $monitor("active_unit = %d", active_unit);
endmodule

`define NUM_UNITS 5
module tb;
  integer i;
  reg [`NUM_UNITS-1:0] active_unit;
  des #(.NUM_UNITS(`NUM_UNITS)) u0(active_unit);
  initial begin
    active_unit = 1;
    #10 active_unit = 7;
    #10 active_unit = 8;
  end
endmodule

Tenga en cuenta que la señal active_unit tiene 3 bits para almacenar un total de 5 unidades.

xcelium> run
active_unit = 001
active_unit = 111
active_unit = 000
xmsim: *W,RNQUIE: Simulation is complete.

Funciones matemáticas reales

Estas funciones de sistema aceptan argumentos reales y devuelven un número real.

Función	Descripción
$ln(x)	Logaritmo natural log(x)
$log10(x)	Logaritmo decimal log10(x)
$exp(x)	Exponencial de x (e^x) donde e=2.718281828...
$sqrt(x)	Raíz cuadrada de x
$pow(x, y)	x^y
$floor(x)	Piso de x
$ceil(x)	Techo de x
$sin(x)	Seno de x donde x está en radianes
$cos(x)	Coseno de x donde x está en radianes
$tan(x)	Tangente de x donde x está en radianes
$asin(x)	Arco-seno de x
$acos(x)	Arco-coseno de x
$atan(x)	Arco-tangente de x
$atan2(x, y)	Arco-tangente de x/y
$hypot(x, y)	Hipotenusa de x e y: sqrt(x² + y²)
$sinh(x)	Seno hiperbólico de x
$cosh(x)	Coseno hiperbólico de x
$tanh(x)	Tangente hiperbólica de x
$asinh(x)	Arco-seno hiperbólico de x
$acosh(x)	Arco-coseno hiperbólico de x
$atanh(x)	Arco-tangente hiperbólica de x

module tb;
  real x, y;
  initial begin
    x = 10000;
    $display("$log10(%0.3f) = %0.3f", x, $log10(x));
    x = 1;
    $display("$ln(%0.3f) = %0.3f", x, $ln(x));
    x = 2;
    $display("$exp(%0.3f) = %0.3f", x, $exp(x));
    x = 25;
    $display("$sqrt(%0.3f) = %0.3f", x, $sqrt(x));
    x = 5;
    y = 3;
    $display("$pow(%0.3f, %0.3f) = %0.3f", x, y, $pow(x, y));
    x = 2.7813;
    $display("$floor(%0.3f) = %0.3f", x, $floor(x));
    x = 7.1111;
    $display("$ceil(%0.3f) = %0.3f", x, $ceil(x));
    x = 30 * (22.0/7.0) / 180; // convertir 30 grados a radianes
    $display("$sin(%0.3f) = %0.3f", x, $sin(x));
    x = 90 * (22.0/7.0) / 180;
    $display("$cos(%0.3f) = %0.3f", x, $cos(x));
    x = 45 * (22.0/7.0) / 180;
    $display("$tan(%0.3f) = %0.3f", x, $tan(x));
    x = 0.5;
    $display("$asin(%0.3f) = %0.3f rad, %0.3f deg", x, $asin(x), $asin(x) * 7.0/22.0 * 180);
    x = 0;
    $display("$acos(%0.3f) = %0.3f rad, %0.3f deg", x, $acos(x), $acos(x) * 7.0/22.0 * 180);
    x = 1;
    $display("$atan(%0.3f) = %0.3f rad, %f deg", x, $atan(x), $atan(x) * 7.0/22.0 * 180);
  end
endmodule

xcelium> run
$log10(10000.000) = 4.000
$ln(1.000) = 0.000
$exp(2.000) = 7.389
$sqrt(25.000) = 5.000
$pow(5.000, 3.000) = 125.000
$floor(2.781) = 2.000
$ceil(7.111) = 8.000
$sin(0.524) = 0.500
$cos(1.571) = -0.001
$tan(0.786) = 1.001
$asin(0.500) = 0.524 rad, 29.988 deg
$acos(0.000) = 1.571 rad, 89.964 deg
$atan(1.000) = 0.785 rad, 44.981895 deg
xmsim: *W,RNQUIE: Simulation is complete.

Dominar las tareas de visualización en Verilog: Depuración y registro eficientes Dominar $timeformat en Verilog: Control de precisión y visualización

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