32位无符号除法器的设计Verilog代码ISE仿真

名称：32位无符号除法器的设计Verilog代码ISE仿真

软件：Xilinx ISE

语言：Verilog

代码功能：实现32位无符号整数除法运算，支持被除数和除数均为32位无符号数，输出32位商和32位余数。该除法器采用状态机控制，通过左移和减法操作实现除法运算，并包含忙信号指示当前运算状态。

代码实现思路：

该32位除法器采用经典的移位减法算法实现。主要设计思路如下：

1. 状态机设计：使用6个状态控制除法流程

- 空闲状态（state_idle）：等待开始信号

- 加载状态（state_load）：加载被除数到寄存器

- 左移状态（state_leftshift）：将被除数左移一位

- 判断状态（state_judge）：判断高位是否大于等于除数

- 减法状态（state_sub）：执行减法操作并设置商位

- 结束状态（state_end）：输出最终结果

2. 算法原理：

- 将被除数扩展为64位（2*N位）

- 通过32次循环（N=32）完成除法运算

- 每次循环：左移被除数，判断高位是否大于等于除数

- 如果大于等于：执行减法，商位设为1

- 如果小于：商位设为0，继续下一轮循环

3. 关键参数：

- N=32：数据位宽

- M=5：2^M=N，用于控制循环次数

代码结构：

该除法器采用模块化设计，主要包含以下部分：

1. 输入输出接口：

- 时钟信号（clock）和复位信号（reset）

- 开始信号（start）控制运算启动

- 32位被除数（dividend）和除数（divisor）输入

- 32位商（q）和余数（r）输出

- 忙信号（busy）指示运算状态

2. 内部寄存器：

- state：3位状态寄存器，控制运算流程

- data：64位数据寄存器，存储中间结果

- shift_cnt：5位移位计数器，记录循环次数

- shang_reg和yushu_reg：分别存储商和余数

3. 状态机逻辑：

- 复位时进入空闲状态

- 收到开始信号后进入加载状态

- 通过左移、判断、减法状态循环32次

- 运算完成后进入结束状态输出结果

4. 忙信号生成：

- 在空闲和结束状态时busy为0

- 在其他运算状态时busy为1

1、工程文件

2、程序文件

3、仿真图

部分代码展示:

`timescale 1ns / 1ps
module test;
// Inputs
reg clock;
reg reset;
reg start;
reg [31:0] dividend;
reg [31:0] divisor;
// Outputs
wire [31:0] q;
wire [31:0] r;
wire busy;
// Instantiate the Unit Under Test (UUT)
Divider_32bit uut (
.clock(clock), 
.reset(reset),
.start(start), 
.dividend(dividend), 
.divisor(divisor), 
.q(q), 
.r(r), 
.busy(busy)
);
initial begin
reset=1;
start=0;
dividend=0;//被除数 ,dividend/divisor
divisor=0;//除数
#100;
reset=0;
dividend=32'h00000000;//被除数 ,dividend/divisor
divisor=32'hffffffff;//除数
start=1;
#50;
start=0;
#4000;
dividend=32'hffffffff;//被除数 ,dividend/divisor
divisor=32'haaaaaaaa;//除数
start=1;
#50;
start=0;
#4000;
dividend=32'd256;//被除数 ,dividend/divisor
divisor=32'h5;//除数
start=1;
#50;
start=0;
#4000;