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Verilog multiplexor – javatpoint

verilog

Un multiplexor es un dispositivo que selecciona una salida de múltiples entradas. También se lo conoce como selector de datos. Nos referimos a un multiplexor con los términos MUX y MPX.

Los multiplexores se utilizan en los sistemas de comunicación para aumentar la cantidad de datos enviados a través de una red dentro de una cierta cantidad de tiempo y ancho de banda. Nos permite comprimir múltiples líneas de datos en una sola línea de datos.

Cambia entre una de las muchas líneas de entrada y las combina una por una en la salida. Decide qué línea de entrada cambiar mediante una señal de control.

Físicamente, un multiplexor tiene n pines de entrada, un pin de salida y m pines de control. n = 2 ^ m. Dado que el trabajo de un multiplexor es seleccionar una de las líneas de entrada de datos y enviarla a la salida, también se conoce como selector de datos.

Multiplexor Verilog

Hay tres formas principales de construir un multiplexor.

  • Los multiplexores digitales están formados por puertas lógicas.
  • Los multiplexores analógicos se fabrican mediante transistores.
  • Los interruptores mecánicos o interruptores giratorios se fabrican mediante ejes giratorios.

los MUX en sí mismo actúa como un interruptor de múltiples posiciones controlado digitalmente donde el código binario aplicado a las entradas seleccionadas controla la entrada de datos, que será conmutada a la salida.

Por ejemplo, transfiere datos de una de las N entradas a la salida según la señal de selección. Un multiplexor de 4 bits tendría N entradas cada una de 4 bits donde cada entrada se puede transferir a la salida usando una señal de selección.

Multiplexor Verilog

Sel es una entrada de 2 bits y puede tener cuatro valores. Cada valor en la línea de selección permitirá que una de las entradas se envíe a la salida.

Un multiplexor 4×1 se puede implementar de múltiples formas y aquí mostramos dos de las formas más habituales:

1. Uso de la declaración de asignación

El módulo llamado mux_4x1_assign tiene cuatro entradas de datos de 4 bits, una entrada de selección de 2 bits y una salida de datos de 4 bits. El multiplexor seleccionará a, b, c o d basándose en la señal de selección sel usando la instrucción de asignación.

2. Uso de la declaración de caso

Cuando usamos la declaración de caso, entonces la señal fuera se declara como un reg tipo porque se usa en un procesal cuadra.

El módulo llamado mux_4x1_case tiene cuatro entradas de datos de 4 bits, una entrada de selección de 2 bits y una salida de datos de 4 bits. El multiplexor seleccionará a, b, c o d basándose en la selección de la señal sel utilizando la declaración de caso.

Usos del multiplexor

El multiplexor incluye los siguientes puntos útiles, como:

  1. En un sistema de comunicación donde tenemos una red de comunicación, un multiplexor aumenta la eficiencia del sistema al permitir la transmisión de datos de audio y video en un solo canal.
  2. En la comunicación por fibra óptica, un multiplexor hace el mismo trabajo al combinar varios cables de fibra en un solo cable de fibra mediante una técnica llamada Dense Wavelength Division Multiplexing.
  3. En la comunicación por satélite, los multiplexores transfieren datos del sistema informático del satélite al segmento terrestre utilizando GSM comunicación.
  4. También funciona como un convertidor de datos en paralelo a serie.
  5. Una computadora reduce el número de líneas de cobre necesarias para conectar la memoria a otras partes de la computadora.

¿Cómo unir multiplexores?

Si tenemos pequeños multiplexores, pero queremos aumentar su funcionalidad, podemos unirnos a ellos para obtener un MUX con más entradas. La conexión en cascada de multiplexores es fácil. Asegúrese de que nos conectemos para dar el mismo número de entradas y líneas de control que el MUX objetivo.

Hagamos 4: 1 MUX usando multiplexores 2: 1. Sabemos que un MUX 2: 1 tiene dos entradas y una línea de selección. Entonces, unir dos multiplexores 2: 1 nos dará cuatro entradas y dos líneas de selección.

Podemos reducir las salidas a una, por lo que usamos otro MUX 2: 1 para combinar dos líneas para obtener una sola línea.

Sin embargo, aunque eso nos da la única salida que necesitamos, nos da una línea de selección adicional. Entonces ahora tenemos tres líneas seleccionadas.

Ahora reducimos tres líneas de selección a dos líneas de selección. Podemos hacerlo uniendo dos líneas seleccionadas. Eso esencialmente reduciría las dos líneas a una sola línea. La siguiente imagen muestra el resultado que obtenemos aplicando nuestra lógica.

Multiplexor Verilog

Multiplexores 8: 1 y 16: 1

Similar al proceso que vimos anteriormente, podemos diseñar un multiplexor 8 a 1 usando multiplexores 2: 1, MUX 16: 1 usando MUX 4: 1 o MUX 16: 1 usando multiplexor 8: 1.

Multiplexor Verilog

También podemos ir al revés y usar un multiplexor con más entradas de las requeridas como un MUX más pequeño. Aquí hay un multiplexor 8: 1 que se usa como multiplexor 2: 1.

Multiplexor Verilog

Demultiplexor

Un demultiplexor es un circuito lógico combinacional que realiza la función opuesta a la de un multiplexor. Un demultiplexor se denomina alternativamente demux.

en un demux, tenemos n líneas de salida, una línea de entrada y m líneas de selección. La relación entre el número de líneas de salida y el número de líneas seleccionadas es la misma que vimos en un multiplexor. Es decir, 2 ^ m = n. Dependiendo del valor del número binario formado por las líneas de selección, cualquiera de las líneas de salida se conecta a la línea de entrada.

El resto de las líneas de salida en este punto pasan a un estado APAGADO. Es decir, el valor de las líneas restantes es 0.

De esta manera, un demultiplexor convierte los datos en serie en datos en paralelo y actúa como un convertidor de serie a paralelo. Además, dado que conecta una línea de datos a varias líneas de datos y conmuta entre ellas, un demultiplexor también se conoce como distribuidor de datos. El símbolo general de un demultiplexor se muestra en la siguiente imagen.

Multiplexor Verilog

¿Cómo funciona un demultiplexor?

Para comprender el funcionamiento de un demultiplexor, diseñaremos uno de inmediato. El demultiplexor 1: 2 es el más simple de todos los demultiplexores. Tenemos una entrada, dos salidas y una línea de selección (2 ^ m = 2, por lo tanto m = 1).

Multiplexor Verilog

Como podemos ver, dependiendo del valor de la línea seleccionada, una de las salidas se conecta a la línea de entrada. Cuando S es 0, la primera línea de salida se conecta a la entrada. Cuando S es 1, la segunda línea de salida se conecta a la entrada.

De esta manera, un demultiplexor distribuye datos desde una línea de datos a múltiples líneas de datos.

A continuación, diseñaremos un demultiplexor 1: 4. De la fórmula para las líneas seleccionadas que vimos arriba, un demux 1: 4 tendrá dos líneas seleccionadas. Dibujemos la tabla de verdad para un demux 1: 4.

Mesa de la verdad

I0 S0 S1 Y0 Y1 Y2 Y3
I 0 0 I 0 0 0
I 0 1 0 I 0 0
I 1 0 0 0 I 0
I 1 1 0 0 0 I

Como podemos ver, esta tabla de verdad es más corta que la del mux 4: 1 porque en lugar de tomar ambos valores posibles de la entrada, simplemente lo tomamos como I. Las ecuaciones resultantes serán las mismas. Entonces, de la tabla de la verdad, obtenemos,

Y0 = S0’S1 ‘
Y1 = S0’S1
Y2 = S0S1 ‘
Y3 = S0S1

El circuito resultante para las ecuaciones anteriores se muestra a continuación.

Multiplexor Verilog

Usos del demultiplexor

A continuación, se muestran algunos usos importantes del demultiplexor, como:

  1. Un demultiplexor puede recibir datos en serie de un multiplexor presente en el extremo de transmisión en un sistema de comunicación. los demux luego convierte los datos a su forma original.
  2. Podemos almacenar la salida de una ALU en múltiples registros de memoria usando un demultiplexor.
  3. El demultiplexor también actúa como un convertidor de serie a paralelo.

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