barrel_shift二分法设计实现

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barrel_shift二分法设计实现

最简单的barrel shift如下：

barrel_shift二分法设计实现

其综合出来的电路如下，纯组合逻辑即可实现。假设我们需要在一个bus总线中根据idx动态选择一部分数据输出，若继续采用上图代码实现方式的话，有如下缺点：

1、大位宽的BUS总线MUX选择非常多，代码行很多；

2、MUX级数非常大，资源大，影响Area;

3、MUX级数非常大，延时大，影响Performance;

barrel_shift二分法设计实现

barrel_shift的经典案例，假设我们需要从256组数据单元中选择124个数据单元输出：

input    din  [256*dw-1:0];
input    idx  [8-1:0];// 0~132
output   dout [124*dw-1:0];

输出的起始位置为idx（取值只能爱0~132，如果取值超过132，比如是140，那么140~255不够124个数据，输出中会出现重复的数据）

reg   [dw-1:0] s0[124]; // wid = 124 + 2^0 - 1
reg   [dw-1:0] s1[125]; // wid = 124 + 2^1 - 1
reg   [dw-1:0] s2[127]; // wid = 124 + 2^2 - 1
reg   [dw-1:0] s3[131]; // wid = 124 + 2^3 - 1
reg   [dw-1:0] s4[139]; // wid = 124 + 2^4 - 1
reg   [dw-1:0] s5[155]; // wid = 124 + 2^5 - 1
reg   [dw-1:0] s6[187]; // wid = 124 + 2^6 - 1
reg   [dw-1:0] s7[251]; // wid = 124 + 2^7 - 1
reg   [dw-1:0] s8[256]; //input width

首先需要对输入的数据进行分块，以dw位宽为一个块，用二位数组缓存起来。

generate
for(i=0;i<256;i=i+1)begin:REFORM_INPUT
    [email protected](*)begin
         s8[i][0+:dw] = din[i*dw +: dw];
    end
end
endgenerate

先开始进行idx的最高位进行译码，将din的数据分为两部分，输出的数据的起点就会在这两部分数据中，假设起点在前一部分，即起点为din[0*dw],din[1*dw]....din[127*dw]，如果起点是din[127*dw]那么输出数据会是din[127*dw:(127+124-1)*dw]，这部分数据包括了后半部分是数据。考虑完备，根据idx[7]的选择，需要输出128+124-1个数据(使用的2分法译码)。

generate
for(i=0;i<251;i=i+1)begin:SEL7
    if(i<128)begin
        [email protected](*)begin
            if(idx[7]==1'b0)begin
                s7[i] = s8[i];
            end else begin
                s7[i] = s8[i+128];
            end
        end
    end else begin
        [email protected](*)begin
            s7[i] = s8[i];//只有在idx[7]==1'b0的时候才有意义，idx[7]==1'b1的时候会出现一部分重复数据。
        end
    end
end
endgenerate

根据判断idx[7]从256中选择出251个数据，接下来要判断idx[6]选择出124 + 2^6 -1 = 187个数据

generate
for(i=0;i<187;i=i+1)begin:SEL6
    [email protected](*)begin
        if(idx[6]==1'b0)begin
            s6[i] = s7[i];
        end else begin
            s6[i] = s7[i+64];
        end
    end
end
endgenerate

接下来的每判断idx[k]就可以去除2^k个数据，最后只剩下124个数据

generate
for(i=0;i<155;i=i+1)begin：SEL5
    [email protected](*)begin
        if(idx[5]==1'b0)begin
            s5[i] = s6[i];
        end else begin
            s5[i] = s6[i+32];
        end
    end
end
endgenerate

generate
for(i=0;i<139;i=i+1)begin:SEL4
    [email protected](*)begin
        if(idx[4]==1'b0)begin
            s4[i] = s5[i];
        end else begin
            s4[i] = s5[i+16];
        end
    end
end
endgenerate

generate
for(i=0;i<131;i=i+1)begin:SEL3
    [email protected](*)begin
        if(idx[3]==1'b0)begin
            s3[i] = s4[i];
        end else begin
            s3[i] = s4[i+8];
        end
    end
end
endgenerate

generate
for(i=0;i<127;i=i+1)begin:SEL2
    [email protected](*)begin
        if(idx[2]==1'b0)begin
            s2[i] = s3[i];
        end else begin
            s2[i] = s3[i+4];
        end
    end
end
endgenerate

generate
for(i=0;i<125;i=i+1)begin:SEL1
    [email protected](*)begin
        if(idx[1]==1'b0)begin
            s1[i] = s2[i];
        end else begin
            s1[i] = s2[i+2];
        end
    end
end
endgenerate

generate
for(i=0;i<124;i=i+1)begin:SEL0
    [email protected](*)begin
        if(idx[0]==1'b0)begin
            s0[i] = s1[i];
        end else begin
            s0[i] = s1[i+1];
        end
    end
end
endgenerate

最后将s0数组中的数据转成输出数据的格式：

generate
for(i=0;i<124;i=i+1)begin:GET_OUT
    [email protected](*)begin
        dout[i*dw +: dw] = s0[i];
    end
end
endgenerate