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数据串转并

数据累加输出

最近笔试刷题，串并转换和数据累加都是常考点，做法如下

数据串转并

时序图含有的信息较多，观察时序图需要注意：

l  data_b是在已接收到6个数据后下一个时钟产生输出；

l  本模块与上游采用valid_ready握手机制，当valid_a拉低，表示与上游握手未成功，则此时data_a的数据无效，不存入本模块当中；

l  本模块与下游采用valid_only握手机制，这是一种单向指示性握手机制，已接收到6个数据后，valid_b拉高一个时钟周期，指示输出数据有效性

要实现6个单bit输入数据的拼接，要用1个寄存器将先到达的数据缓存。当上游握手成功，将输入数据进寄存器，先收到的数据放在低位；当缓存好6个输入数据，valid_b拉高，输出data_b。

需要计数器来计数接收到的数据数量，计数器在0-5之间循环。计数器初始值是0，每接收一个数据，计数器加1，当计数器再次循环到0时，表示已经接收到6个数据，可以输出拼接结果。

module s_to_p(
	input 				clk 		,   
	input 				rst_n		,
	input				valid_a		,
	input	 			data_a		,
 
 	output	reg 		ready_a		,
 	output	reg			valid_b		,
	output  reg [5:0] 	data_b
);
    
    reg [5:0] data_reg;//数据缓存
    reg [2:0] data_cnt;//计数数据个数
    
    always@(posedge clk or negedge rst_n)begin
        if(!rst_n)begin
            ready_a<=1'd0;//握手信号
        end
        else begin
            ready_a<=1'd1;
        end
    end
    
    always@(posedge clk or negedge rst_n)begin//计数6个数据
        if(!rst_n)begin
            data_cnt<=6'd0;
        end
        else if(ready_a && valid_a) begin
            data_cnt<=(data_cnt==3'd5) ? 3'd0 : (data_cnt+3'd1);
        end
    end
    
    always@(posedge clk or negedge rst_n)begin
        if(!rst_n)begin
            data_reg<=6'd0;
        end
        else if(ready_a && valid_a) begin
            data_reg<={data_a,data_reg[5:1]}; //缓存数据，按照从低到高
        end
    end
    
    always@(posedge clk or negedge rst_n)begin
        if(!rst_n)begin
            valid_b <= 'd0;
            data_b <= 'd0;
        end
        else if(data_cnt==3'd5) begin
            valid_b <= 1'd1;  //输出指示信号
            data_b <= {data_a,data_reg[5:1]};//将数据输出
        end
        else begin
            valid_b <= 'd0;
            
        end
    end
    
    
endmodule

通过这个例子，我们不难总结出，串转并的思路：

（1）设计数据寄存器+计数器

（2）根据指示信号，根据串转并的数据个数，设置计数器计数个位

（3）根据指示信号，将串行数据移位存入寄存器

（4）当计数器达到数据个数时，将数据输出

同时也可以总结出，并转串的思路：

（1）设置数据寄存器+计数器

（2）根据指示信号，根据串转并的数据个数，设置计数器计数个位

（3）根据指示信号，将并行数据移位存入寄存器，输出寄存的数据的最低位

（4）当计数器达到数据个数时，将数据输出

数据累加输出

时序图含有的信息较多，观察时序图需要注意：

l  data_out是在已接收到4个数据后产生输出；

l  在data_out准备好，valid_b拉高时，如果下游的ready_b为低，表示下游此时不能接收本模块的数据，那么，将会拉低ready_a，以反压上游数据输入；

l  当下游ready_b拉高，且valid_b为高，表示模块与下游握手成功，valid_b在下一个时钟周期拉低；

l  当下游ready_b拉高，本来由于之前ready_b为低而反压上游的ready_a立即拉高，开始接收上游数据，注意，此细节，也是体现了题目要求的数据传输无气泡。如果ready_a不是立即拉高，而是在下一个时钟周期拉高，那么本模块将会在下游握手成功后空一个时钟周期，才能开始接收上游数据，这样是不满足题目要求的。

要实现4个输入数据的累加，要用1个寄存器将先到达的数据累加之后进行缓存。当上游握手成功，将输入数据累加进寄存器；当累加完4个输入数据，且下游握手成功，将新的输入数据缓存进寄存器。注意，之所以这样设计，是为了不造成性能损失，而之前的累加结果，已经传给了下游。

需要计数器来计数接收到的数据数量，计数器在0-3之间循环。计数器初始值是0，每接收一个数据，计数器加1，当计数器再次循环到0时，表示已经接收到4个数据，可以输出累加结果。

对于ready_a输出信号的产生，如果下游ready_b拉高，表示下游可以接收模块输出数据，那么此时ready_a应拉高，即本模块可以接收上游数据；如果没有接收够4个数据，即valid_b未拉高，那么表示本模块仍可以接收上游数据此时ready_a应拉高。所以综上所述，ready_a信号的产生采用组合逻辑产生。

module valid_ready(
	input 				clk 		,   
	input 				rst_n		,
	input		[7:0]	data_in		,
	input				valid_a		,
	input	 			ready_b		,
 
 	output		 		ready_a		,
 	output	reg			valid_b		,
	output  reg [9:0] 	data_out
);
    reg    [1:0]       data_cnt;
    assign ready_a = !valid_b | ready_b;
    
    always @(posedge clk or negedge rst_n ) begin
    if(!rst_n) 
        data_cnt <= 'd0;
        else if(valid_a && ready_a)//计数器累加4
        data_cnt <= (data_cnt == 2'd3) ? 'd0 : (data_cnt + 1'd1);
    end
    
    
always @(posedge clk or negedge rst_n ) begin
    if(!rst_n) 
        valid_b <= 'd0;
    else if(data_cnt == 2'd3 && valid_a && ready_a)//数据累加到4个
        valid_b <= 1'd1;//输出数据有效信号
    else if(valid_b && ready_b)
        valid_b <= 1'd0;
end
        
always @(posedge clk or negedge rst_n ) begin
    if(!rst_n) 
        data_out <= 'd0;
    else if(ready_b && valid_a && ready_a && (data_cnt == 2'd0))//计数器为0
        data_out <= data_in;//输入数据
    else if(valid_a && ready_a)//数据有效
        data_out <= data_out + data_in;//进行累加
     
end
        
endmodule

总结一下数据累加的方法：

（1）设置一个计数器，根据题目要求，设置计数个数和计数条件

（2）在计数器=0的时候，数据累加 ：其实就是在clk下  data_out <= data_out + data_in;最后data_out就是累加值