-- Filename ﹕ MUX16.vhd

　　-- Author ﹕ wuhouhang

　　-- Description ﹕ 16位無符號數的乘法運算

　　library IEEE;

　　use IEEE.std_logic_1164.all;

　　use IEEE.std_logic_arith.all;

　　use IEEE.std_logic_unsigned.all;

　　entity MUX16 is

　　port(

　　Clk: in STD_LOGIC; --50MHz輸入時鐘

　　Rst_n: in STD_LOGIC; --低電平復位信號

　　Mux_en_in: in STD_LOGIC; --乘法器運算使能信號。定義為0表示信號無效;定義為1表示讀入乘數和被乘數，并將乘積復位清零。

　　Mux_ain: in STD_LOGIC_VECTOR (15 downto 0); --輸入a(乘數)，其數據位寬為16bit.

　　Mux_bin: in STD_LOGIC_VECTOR (15 downto 0); --輸入b(被乘數)，其數據位寬為16bit.

　　Mux_yout: buffer STD_LOGIC_VECTOR (31 downto 0); --乘積輸出，其數據位寬為32bit.

　　Mux_done_out: out STD_LOGIC --乘法運算完成標志位。1表示乘法運算完成。

　　);

　　end entity MUX16;

　　--640ms計數產生0-F遞增數值

　　--數碼管段選譯碼顯示

　　architecture MUX of MUX16 is

　　signal cnt0_en: STD_LOGIC; --計數器cnt=0標志位

　　signal areg: STD_LOGIC_VECTOR (15 downto 0); --輸入a(乘數)寄存器

　　signal breg: STD_LOGIC_VECTOR (15 downto 0); --輸入b(被乘數)寄存器

　　signal num: STD_LOGIC_VECTOR (3 downto 0); --每640ms遞增數值寄存器

　　begin

　　--乘數和被乘數鎖存

　　process(Clk,Rst_n)

　　begin

　　if (Rst_n = '0') then --異步復位

　　areg <= x"0000";

　　breg <= x"0000";

　　elsif (Clk'event AND Clk = '1') then --時鐘上升沿

　　if (Mux_en_in = '1' AND cnt0_en = '1') then

　　areg <= Mux_ain;

　　breg <= Mux_bin;

　　end if;

　　end if;

　　end process;

　　--移位運算

　　process(Clk,Rst_n)

　　variable cnt: integer range 0 to 21;

　　begin

　　if (Rst_n = '0') then --異步復位

　　Mux_yout <= x"00000000";

　　cnt := 0; --計數器

　　cnt0_en <= '1';

　　Mux_done_out <= '0';

　　elsif (Clk'event AND Clk = '1') then --時鐘上升沿

　　--乘法運算0-21計數器

　　if (Mux_en_in = '1' AND cnt < 10#22#) then --啟動計數

　　cnt := cnt+1;

　　cnt0_en <= '0';

　　else --計數清零

　　cnt := 0;

　　cnt0_en <= '1';

　　end if;

　　--乘法運算操作邏輯

　　if (cnt = 0) then

　　Mux_yout <= x"00000000";

　　elsif (cnt > 1 AND cnt < 18) then

　　if (areg(cnt-2) = '1') then

　　Mux_yout(14 downto 0) <= Mux_yout(15 downto 1); --bit14-0累加并移位

　　Mux_yout(31 downto 15) <= ('0' & Mux_yout(31 downto 16)) + ('0' & breg); --bit31-15累加并移位

　　--Mux_yout(31) <= '0'; --bit31補0

　　--yout_r = {{1'b0,yout[31:16]}+{1'b0,breg},yout_r[15:1]};

　　else

　　Mux_yout <= '0' & Mux_yout(31 downto 1); --移位不累加

　　end if;

　　--elsif (cnt = 17 AND areg(15) = '1') then

　　--Mux_yout(31 downto 16) <= Mux_yout(31 downto 16) + breg;

　　end if;

　　--乘法運算完成標志位Mux_done_out產生邏輯

　　if (cnt = 19) then

　　Mux_done_out <= '1';

　　else

　　Mux_done_out <= '0';

　　end if;

　　end if;

　　end process;

　　end architecture MUX;