1、实验目的

  实现四选一多路选择器代码的编写与仿真验证

2、实验原理

  使用两位宽的sel信号根据其值对输入的四路信号进行选择。

3、代码设计

  RTL代码如下：

module mux4to1(
    input wire a,         // 输入 a
    input wire b,         // 输入 b
    input wire c,         // 输入 c
    input wire d,         // 输入 d
    input wire [1:0] sel, // 两位选择信号
    output wire y         // 输出 y
);

    assign y = (sel == 2'b00) ? a :
               (sel == 2'b01) ? b :
               (sel == 2'b10) ? c : d;
endmodule

  代码实现了一个4选1多路选择器。根据输入的选择信号 sel，在两个输入信号a b c d之间选择一个作为输出y。当选择信号sel为00时，输出y等于输入信号a；当sel为01时，输出y等于输入信号b;当sel为10时，输出y等于输入信c;当sel为11时，输出y等于输入信号d。

  测试代码如下：

timescale 1ns / 1ps

module tb_mux4to1;
   // 定义仿真中的输入和输出信号
   reg a;
   reg b;
   reg c;
   reg d;
   reg [1:0] sel;
    wire y;
    
    // 实例化4选1多路选择器
    mux4to1 uut (
        .a(a),
        .b(b),
        .c(c),
        .d(d),
        .sel(sel),
        .y(y)
    );
    //紫光全局复位原语,仿真需要添加
    GTP_GRS GRS_INST(
        .GRS_N(1'b1) 
    );
    // 初始化和仿真信号激励
    initial begin
        // 打印波形信号头部
        $monitor("a = %b, b = %b, c = %b, d = %b, sel = %b, y = %b",  a, b, c, d, sel, y);      
        // 初始化输入信号
        a = 0; b = 0; c = 0; d = 0; sel = 2'b00;
        #10;  // 等待 10ns       
        a = 1; sel = 2'b00; // 选择 a
        #10;
        b = 1; sel = 2'b01; // 选择 b
        #10;   
        c = 1; sel = 2'b10; // 选择 c
        #10;
        d = 1; sel = 2'b11; // 选择 d
        #10;
        // 结束仿真
        $stop;
    end
    
endmodule

  代码中通过timescale 1ns / 1ns设置时间单位和精度为1纳秒。定义了输入信号a、b、c、d、sel和输出信号y。然后实例化待测试的多路选择器模块mux4to1，并命名为uut，将其输入和输出连接到相应信号上。在紫光系列FPGA中，为了仿真环境正常复位，添加了紫光 特定的全局复位原语。initial begin块用于初始化信号和提供仿真激励，通过monitor输出信号变化，每隔10纳秒改变输入信号的值，测试不同条件下多路选择器的输出。仿真过程中，通过观察a、b、c、d、sel的变化，验证输出y的正确性，最后用stop结束仿真。

4、实验对象

  四选一电路实验现象结果展示图所示：

  四选一电路实验结果波形图所示：

  结合modelsim命令行打印的信息与wave窗口的波形来看，实验符合预期，代码正确。