Chisel3 - Tutorial - Adder

https://mp.weixin.qq.com/s/SEcVjGRL1YloGlEPSoHr3A

 

位数为参数的加法器。通过FullAdder级联实现。

 

参考链接：

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

 

1. 引入Chisel3

 

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2. 继承自Module类

 

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这里的n是构造方法的参数，表示加法器的位数。

 

3. 定义输入输出接口

 

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根据位数n，创建各项输入输出接口。

 

这些接口都是无符号整型数：val A = Input(UInt(n.W))

a. 使用n.W表示位宽为n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

 

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创建n个全加器，并与输入和输出接口相连。

 

1) 创建多个全加器：val FAs = Array.fill(n)(Module(new FullAdder()).io)

 

a. 这个写法实际上是用了一点trick，以缩短后续代码。实际上FA是指FullAdder，但这里创建的却不是全加器，而是全加器的io。

 

如果是全加器，写法应该如下：

val FAs = Array.fill(n)(Module(new FullAdder()))

但这样写，后续使用时，需要加上io：

FAs(i).io.a := io.A(i)

 

因为后续使用时都是使用全加器的io，而不使用全加器。所以直接使用FAs指代FAs的io，也无可厚非。

 

b. 这里使用了Scala的call-by-name机制

Array.fill()方法的签名为：

def fill[T: ClassTag](n: Int)(elem: => T): Array[T]

包含两个参数列表，第一个为数组元素的个数；第二个参数使用“=> T”表明该参数为call-by-name参数，使用时如同这个参数是一个函数，这个函数返回类型为T的返回值。

 

所以Array.fill(n)(Module(new FullAdder()).io)的意思：

i. 创建一个数组；

i. 数组元素的个数为n;

i. 创建数组元素的方法为：Module(new FullAdder()).io。即每次创建数组元素时，都调用这段代码；

 

2) 创建进位线：val carry = Wire(Vec(n+1, UInt(1.W)))

 

a. 创建一个Vec[UInt]

 

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b. 使用Wire()绑定Vec[UInt]

 

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WireBinding不是只读绑定，可以作为“:=”的左值。

 

c. carry(i)返回元素UInt

 

carry(i)可以作为左值使用：

carry(0) := io.Cin

 

3) 创建和线：val sum = Wire(Vec(n, Bool()))

 

略

 

5. 生成Verilog

 

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可以直接点运行符号运行。

 

也可以使用sbt shell执行：

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生成Verilog如下：

略

 

6. 测试

 

略

 

 

7. 附录

 

Adder.scala:

 

import chisel3._

//A n-bit adder with carry in and carry out
class Adder(val n:Int) extends Module {
val io = IO(new Bundle {
val A = Input(UInt(n.W))
val B = Input(UInt(n.W))
val Cin = Input(UInt(1.W))
val Sum = Output(UInt(n.W))
val Cout = Output(UInt(1.W))
})
//create an Array of FullAdders
// NOTE: Since we do all the wiring during elaboration and not at run-time,
// i.e., we don't need to dynamically index into the data structure at run-time,
// we use an Array instead of a Vec.
val FAs = Array.fill(n)(Module(new FullAdder()).io)
// val FAs = Array.fill(n)(Module(new FullAdder()))
val carry = Wire(Vec(n+1, UInt(1.W)))
val sum = Wire(Vec(n, Bool()))

//first carry is the top level carry in
carry(0) := io.Cin

//wire up the ports of the full adders
for (i <- 0 until n) {
FAs(i).a := io.A(i)
FAs(i).a := io.A(i)
FAs(i).b := io.B(i)
FAs(i).cin := carry(i)
carry(i+1) := FAs(i).cout
sum(i) := FAs(i).sum.toBool()
}

// for (i <- 0 until n) {
// FAs(i).io.a := io.A(i)
// FAs(i).io.a := io.A(i)
// FAs(i).io.b := io.B(i)
// FAs(i).io.cin := carry(i)
// carry(i+1) := FAs(i).io.cout
// sum(i) := FAs(i).io.sum.toBool()
// }

io.Sum := sum.asUInt
io.Cout := carry(n)
}

object AdderMain {
def main(args: Array[String]): Unit = {
chisel3.Driver.execute(Array("--target-dir", "generated/Adder"), () => new Adder(4))
}
}