FPGA前瞻篇-组合逻辑电路设计-多路复用器

多路选择器（MUX）简介

基本概念

多路选择器（MUX，Multiplexer）是一种多输入、单输出的组合逻辑电路。

它通过选择控制信号，在多个输入信号中选择一个连接到输出端。

可以理解为一个多路数字开关。

🛠 功能描述

一个 N 路输入的 MUX，有 N 个输入通道，1 个公共输出端。

控制信号（通常是 log₂(N) 位）决定了当前选通的是哪一路输入。

多路选择器可以实现信号切换、数据路由等功能，是数字系统中非常常用的模块。

在 FPGA 中的应用

多路选择器是 FPGA 内部的基础资源单元之一，广泛用于内部信号的选择与切换。

通过级联多个小型 MUX，可以轻松构建更大规模的多路选择器。

本节的实验任务是使用开发板来设计一个简单的 2 选 1 多路选择器，主要功能是通过选通控制信号 sel 确定输入信号 in1 和 in2 哪一个信号作为输出。当选通控制信号 sel 为 1 时，输出为 A 端信号；当选通控制信号 sel 为 0 时，信号输出为 B 端信号。

有两个输入信号：in1 和 in2

有一个控制信号：sel（select，选择的意思）

有一个输出信号：out

“当sel=1时，输出in1；当sel=0时，输出in2。”

assign out = sel ? in1 : in2;

always @(*) beginif (sel)out = in1;elseout = in2;
end

做一个32选1多路选择器。

有32个输出口，默认都是断开的，只有一个口连接到 VCC。

用5个控制引脚，作为通道选择，因为 25=322^5 = 3225=32，正好能选 32 个通道。

再加 1个输入引脚（比如直接接 VCC 电源）。

控制思路是：

当选择信号是 00001（也就是十进制的 1）时，第1口输出VCC，其余口输出0。

当选择信号是 00010（也就是十进制的2）时，第2口输出VCC，其余为0。

以此类推。

名称	数量	说明
选择输入（select）	5	控制要打通哪一个口
电源输入（VCC）	1	提供需要送出的信号
输出口（out0~out31）	32	连接到外部使用，每次只有一个输出有效

module mux32_out(input wire [4:0] sel,    // 5位选择信号input wire vcc_in,       // VCC输入output wire [31:0] out   // 32路输出
);// 全部输出初始化为0，只有选中的那一路为vcc_in
assign out = (vcc_in) ? (32'b1 << sel) : 32'b0;endmodule

module mux32_out_auto(input wire clk,        // 系统时钟（比如50MHz）input wire rst_n,      // 系统复位，低有效input wire vcc_in,     // VCC输入（固定高电平）output wire [31:0] out // 32路输出
);reg [4:0] sel;             // 选择信号// --- 选择器逻辑 ---
assign out = (vcc_in) ? (32'b1 << sel) : 32'b0;// --- 选择器自动增加逻辑 ---
always @(posedge clk or negedge rst_n) beginif (!rst_n)sel <= 5'd0;             // 复位时回到0elsesel <= (sel == 5'd31) ? 5'd0 : sel + 1'b1;  // 达到31时回0，否则加1
endendmodule