基于原理图的八位定点乘法器设计

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1、基于原理图的八位定点乘法器设计0611420826同伟锋一、原理概述本乘法器为两个8位定点型数据相乘，所得结果为一16位二进制数。在每一步，我们将乘数的某一位与被乘数的全部相乘，即进行“与AND”运算，将运算结果进行部分积累加，然后右移一位并寄存，等待与下一个运算的乘积再进行部分积累加，当所有乘数位操作完毕时，就完成了乘法运算。二、运算过程1、由低电平有效的CLEAR信号将各锁存器和寄存器清零；2、由高电平有效的LOAD信号将被乘数DATA_IN[7:0]装载到8位锁存器74HC273中，同时将乘数M

2、UL[7:0]装载到8位并串转换移位寄存器74HC165中；3、完整的求和操作包括一位带锁存的全加器（ADDER）用作求和单元；用D型钟控触发器来存放一位部分积，等下一个时钟周期它存放的就是高一位的部分积。全加器求和和锁存器链共同执行一位加操作，这样部分积放在移位锁存器的各Q端。根据乘数当时位的1/0情况，将被乘数值对准位依次加到部分积上。最后，总结果在乘法链的尾部先低位后高位依次串行输出；4、由乘法链输出的串行数据经过74HC164进行串-并转换，并以并行输出最终结果。三、与外围电路握手信号的说明1

3、、CLEAR：CLEAR为低电平有效信号，负责对乘法器内部所有寄存器和锁存器进行异步清零，并配合LOAD信号启动内部计数器，以启动乘法器进行运算。2、LOAD：LOAD为高电平有效信号，在CLEAR完成了乘法器全局清零后负责装载被乘数和乘数，并以下降沿启动内部计数器和乘法器进行乘法运算。3、DONE：乘法器的运算状态位，低电平表示乘法器已运算完毕，外围电路可以从其输出端DATA_OUT[15:0]取出最终数据；为高电平时表示乘法器正在进行乘法操作。四、八位定点乘法器电路原理图五、对原理图进行仿真：1、

4、仿真命令的输入：由CLEAR和LOAD命令可以看出此命令可进行两次仿真，以次验证乘法器的运算是否正确并检查其握手信号及其启动/停止功能。2、清零及数据装载阶段仿真波形：从波形看出其清零、数据装载和启动功能正常,其载入数据DATA_IN:DDH、MUL:ADH。3、进行完一次完整运算后的仿真波形：进行完一次运算后，数据输出端DATA_OUT数据为：9559H，可见乘法运算功能正确。4、进行第二次数据装载及运算：由仿真波形看出，乘法器在第一次运算完毕后将DONE信号置为低电平，并在开始第二次运算时将

5、其置为高电平；而且CLEAR及LOAD信号可以正确完成第二次清零、数据装载机启动功能。5、第二次仿真完成后波形：由波形看出其各项功能正常。6、两次仿真结果比较：从仿真波形上看出，乘法器的清零、数据装载、启动停止、数据运算及内部时序都正确无误，达到了设计要求。