Chisel3 - Tutorial - Adder4

Posted 2021-01-25 wjcdx

https://mp.weixin.qq.com/s/X5EStKor2DU0-vS_wIO-fg

 

四位加法器。通过FullAdder级联实现。

 

参考链接：

https://github.com/ucb-bar/chisel-tutorial/blob/release/src/main/scala/examples/Adder4.scala

 

1. 引入Chisel3

 

??

 

2. 继承自Module类

 

??

 

3. 定义输入输出接口

 

??

创建输入和输出接口；

 

这些接口都是无符号整型数：val A = Input(UInt(4.W))

a. 使用4.W表示位宽为4位；

b. 使用UInt创建无符号整型数；

c. 使用Input/Output表示接口方向；

d. val 关键字表明定义的变量是所属匿名Bundle子类的数据成员；

 

4. 内部连接

 

??

创建4个全加器，并与输入和输出接口相连。

 

最终的和（Sum）由4个全加器的和组合而成：

 

val s0 = Adder0.io.sum

val s1 = Cat(Adder1.io.sum, s0)

val s2 = Cat(Adder2.io.sum, s1)

io.Sum := Cat(Adder3.io.sum, s2).asUInt

 

这里为什么使用组合呢？

??

 

还有其他两种写法：

a. 直接连接io.Sum的每一位：

io.Sum(0) := Adder0.io.sum

io.Sum(1) := Adder1.io.sum

io.Sum(2) := Adder2.io.sum

io.Sum(3) := Adder3.io.sum

 

这种写法会报异常：对io.Sum(0)会调用：

??

返回的并不是Sum的第0位，而是新建的已经做了ReadOnlyBinding的Bool()。

 

由此可见，当前UInt的位选择（bit-select）只能作为“:=”符号的右值（而不能作为左值），即只能作为“:=”方法的参数。

 

b. 到最后统一组合一次：

io.Sum := Cat(Adder3.io.sum, Adder2.io.sum, Adder1.io.sum, Adder0.io.sum).asUInt()

 

这样做是可以的，我认为这种写法更好。只是生成的Verilog不如人意：

??

生成了三个组合，而不是直接一个组合。

 

5. 生成Verilog

 

??

 

可以直接点运行符号运行。

 

也可以使用sbt shell执行：

??

 

生成Verilog如下：

略

 

6. 测试

 

参考链接：

https://github.com/ucb-bar/chisel-tutorial/blob/release/src/test/scala/examples/Adder4Tests.scala

 

略

 

 

7. 附录

 

Adder4.scala:

 

import chisel3._
import chisel3.util._
 
//A 4-bit adder with carry in and carry out
class Adder4 extends Module {
val io = IO(new Bundle {
val A = Input(UInt(4.W))
val B = Input(UInt(4.W))
val Cin = Input(UInt(1.W))
val Sum = Output(UInt(4.W))
val Cout = Output(UInt(1.W))
})
//Adder for bit 0
val Adder0 = Module(new FullAdder())
Adder0.io.a := io.A(0)
Adder0.io.b := io.B(0)
Adder0.io.cin := io.Cin
// val s0 = Adder0.io.sum
//Adder for bit 1
val Adder1 = Module(new FullAdder())
Adder1.io.a := io.A(1)
Adder1.io.b := io.B(1)
Adder1.io.cin := Adder0.io.cout
// val s1 = Cat(Adder1.io.sum, s0)
//Adder for bit 2
val Adder2 = Module(new FullAdder())
Adder2.io.a := io.A(2)
Adder2.io.b := io.B(2)
Adder2.io.cin := Adder1.io.cout
// val s2 = Cat(Adder2.io.sum, s1)
//Adder for bit 3
val Adder3 = Module(new FullAdder())
Adder3.io.a := io.A(3)
Adder3.io.b := io.B(3)
Adder3.io.cin := Adder2.io.cout
// io.Sum := Cat(Adder3.io.sum, s2).asUInt
io.Sum := Cat(Adder3.io.sum, Adder2.io.sum, Adder1.io.sum, Adder0.io.sum)
io.Cout := Adder3.io.cout
}
 
object Adder4Main {
def main(args: Array[String]): Unit = {
chisel3.Driver.execute(Array("--target-dir", "generated/Adder4"), () => new Adder4)
// chisel3.Driver.execute(args, () => new FullAdder)
}
}