如何将算法翻译成RTL（四）有符号数的加减法实现

import math
# a 3位整数 4位小数 位宽为8
# b 2位整数 3位小数 位宽为6
# c 3位整数 1位小数 位宽为5 要做四舍五入
# 都是有符号数
def plus_signed(a, b):
    a2 = math.floor(a*(2**4))  # 这一步RTL是不需要做的，RTL没有什么小数的概念，一输入进来就已经是a2了
    # 限定a2的最大值，这一步是用来模仿RTL限制位宽的情况。因为你用高级语言如Python写的时候是没有位宽的概念，这里是模拟位宽限制的概念
    if a2 > 2**7-1:
        a2 = a2-2**8  # 这个时候说明是负数了，你应该减去一大圈。比如说只有3位，一位符号位。你看上去是100，实际上是-4，你应该用4-8得到这个-4
    elif a2 < -2**7:
        a2 = a2+2**8  # 这个时候在位宽受限的情况下，是小不到这个程度的。说明此时已经会算出正数了，你应该加上一圈
        # 比如你用-4再减去1，你以为是-5，实际上三位有符号根本表示不了-5，你用100减去1得到011实际上是(-5+8)=3
        # 这些都是在模拟你写RTL的时候，在位宽受限的情况下可能出现的情况。
    # 将b定点化，位宽和a对齐，七位位宽
    b2 = math.floor(b*(2**3))*2
    if b2 > 2**6-1:
        b2 = b2-2**7
    elif b2 < -2**6:
        b2 = b2+2**7
    # c2:4位小数，4位整数，有符号，位宽为9位
    c2 = a2 + b2
    if c2 > 2**8-1:
        c2 = c2-2**9
    elif c2 < -2**8:
        c2 = c2+2**9
    # c3:5位整数，2位小数，有符号，位宽为8位,四舍五入多保留一位小数，再加1
    c3 = math.floor(c2/2**2) + 1
    if c3 > 2**7-1:
        c3 = c3-2**8
    elif c3 < -2**7:
        c3 = c3+2**8
    # 移除掉多保留的那一位小数，位宽为7位
    c4 = math.floor(c3/2)
    if c4 > 2**6-1:
        c4 = c4-2**7
    elif c4 < -2**6:
        c4 = c4+2**7
    # 保护
    if c4 > 2**4-1:
        c = 2**4 - 1
    elif c4 < -2**4:
        c = -2**4
    else:
        c = c4
    # RTL中没有下面这一部分，因为没有小数点的概念。是你认为小数点在那个位置
    # 这里除以2是在在模拟那个小数点的概念，所以要除以2
    c = c/2
    return c

from plus_signed import plus_signed
import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
def plot_line_chart(data):
    x = np.arange(len(data))
    plt.plot(x, data)
    plt.xlabel('X axi')
    plt.ylabel('Y axi')
    plt.title('plus_signed')
    plt.show()
err_group = []
for cnt1 in np.arange(-8, 8-2**-4, 2**-4):
    a = cnt1
    for cnt2 in np.arange(-4, 4-2**-3, 2**-3):
        b = cnt2
        c = plus_signed(a, b)
        c_real = a+b
        if c_real > 7.5:
            c_real = 7.5
        elif c_real <= -8:
            c_real = -8
        err = abs(c_real-c)
        if err >= 0.5:
            print("{}+{}={} not equal to {}".format(a, b, c, c_real))
        err_group.append(err)
plot_line_chart(err_group)

module plus_signed(
    input   [7:0]   a,
    input   [5:0]   b,
    output  reg [4:0]   c
);
wire [8:0] c2;
wire [7:0] c3;
wire [6:0] c4;
wire [7:0] a2;
wire [6:0] b2;
//-----------------------------------
assign a2 = a;
assign b2={b,1'b0};
assign c2={a2[7],a2}+{b2[6],b2[6],b2};
assign c3=c2[8:2]+6'd1;
assign c4=c3[7:1];
always @(*) begin
    if(~c4[6]) //c4>=0
    begin
        if(|c4[5:4]) //overflow
            c=5'd15;
        else 
            c=c4[4:0];
    end
    else begin
        if(~(&c4[5:4]))
            c=5'd16;
        else 
            c={c4[6],c4[3:0]};
    end
end
endmodule

`timescale  1ns/1ps
module tb;
initial begin
    a=0;
    b=0;
    cnt1=-8;
    while(cnt1<8-0.0625)
    begin
        a=int'(cnt1*(2**4));
        cnt2=-4;
        while(cnt2<4-0.125)
        begin
            b=int'(cnt2*(2**3));
            c_real=cnt1+cnt2;
            if(c_real>7.5) c_real=7.5;
            else if(c_real<=-8) c_real=-8;
            cnt2 = cnt2+0.125
            #10;
        end
        cnt1 = cnt1 + 0.0625;
    end
    #100;
    $finish;
end
assign c2=real'(c)/2.0;
assign err=$abs(c_real-c2);
plus_signed u_plus_signed
(
    .a(a),
    .b(b),
    .c(c)
)
endmodule