8位串行二进制全加器

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8位串行全加器设计

8位串行全加器设计

8位串行全加器设计一.实验目的1.掌握ISE开发工具的使用,掌握FPGA开发的基本步骤;2.掌握8位串行全加器电路设计的一般办法;3.掌握程序下载的办法;4.初步了解开发板资源,掌握开发板的使用方法,重点掌握按键,开关,LCD,LED的使用方法。

二.实验内容1.用VHDL实现8位串行全加器8位串行全加器顶层模块电路如下图所示。

图 8位串行全加器顶层模块其中a_in,b_in:数据输入,使用板上开关(S0~S15);sum_out:运算结果输出,使用LED显示运算结果。

2.将程序下载到FPGA并进行检验资源使用要求用开关(S0~S15)输入加数,被加数。

用 LED(D8~D15)显示运算结果。

三.实验步骤1.启动ISE,新建工程文件;2.编写8位串行全加器模块Hadder,其原理图如上图所示。

3.编写完加法器模块之后,在顶层文件上实现映射;4.新建UCF文件,输入位置约束;5.完成综合,实现,生成下载文件;6.连接开发板USB下载线,开启开发板电源;7.下载FPGA;8.输入数据,验证结果。

四.关键代码entity add_one isPort ( a_in : in STD_LOGIC;b_in : in STD_LOGIC;cin : in STD_LOGIC;si : out STD_LOGIC;cout : out STD_LOGIC);end add_one;architecture Behavioral of add_one isbeginsi<=(a_in xor b_in)xor cin;cout<=(a_in and b_in)or(cin and a_in)or(cin and b_in); end Behavioral;-- 一位加entity add_eight isPort ( a : in STD_LOGIC_VECTOR (7 downto 0);b : in STD_LOGIC_VECTOR (7 downto 0);sum : out STD_LOGIC_VECTOR (7 downto 0);c_out :out STD_LOGIC);end add_eight;architecture Behavioral of add_eight is component add_oneport( a_in,b_in,cin:in STD_LOGIC;si,cout:out STD_LOGIC);end component;signal c: STD_LOGIC_VECTOR (7 downto 0);signal c_in:STD_LOGIC:='0';beginu0: add_one port map(a(0),b(0),c_in,sum(0),c(0)); u1: add_one port map(a(1),b(1),c(0),sum(1),c(1)); u2: add_one port map(a(2),b(2),c(1),sum(2),c(2)); u3: add_one port map(a(3),b(3),c(2),sum(3),c(3)); u4: add_one port map(a(4),b(4),c(3),sum(4),c(4)); u5: add_one port map(a(5),b(5),c(4),sum(5),c(5)); u6: add_one port map(a(6),b(6),c(5),sum(6),c(6)); u7: add_one port map(a(7),b(7),c(6),sum(7),c_out); end Behavioral;--八位加。

应用VHDL语言设计八位二进制加法器

应用VHDL语言设计八位二进制加法器
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§4.2 完成工作任务的引导
一、资讯
要完成应用VHDL语言设计出一个八位二进制加法器,请大家 认真阅读4.3节所介绍的基本内容,并复习3.2节的有关介绍。
二、计划
类似3.2节中提出有3种应用原理图设计输入法实现八位二进制
加法器的方案,应用VHDL语言设计八位二进制加法器也有多种
方案。
第一种方案:以8个全加器为底层模块,用VHDL语言层次设计
法设计八位二进制加法器。
第二种方案:运用在程序包ieee.std_logic_signed中定义
的标准逻辑位矢量的加法来设计八位二进制加法器。
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§4.2 完成工作任务的引导
第三种方案:应用VHDL语言设计法中的LPM方法来设计八位 二进制加法器。
三、决策
第一种方案与第3章的第一种方案相似,其实这种方案不是设计 上最简单的方案,也不是性能最好的方案。但它所应用的层次设计 法是VHDL语言设计中重要的一种方法,建议大家应用这种方法做 一次。
第4章 应用VHDL语言方法设计 八位二进制加法器
【要求】
应用VHDL语言设计八位二进制加法器
【知识点】•ຫໍສະໝຸດ 应用VHDL语言设计八位二进制加法器

掌握VHDL语言输入法

掌握VHDL语言层次化设计方法
【重点和难点】
应用VHDL语言设计八位二进制加法器
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第4章 应用VHDL语言方法设计 八位二进制加法器
end add4;
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§4.3 相关技术基础知识与基本技能
architecture b of add4 is signal ct:std_logic_vector(6 downto 0); component fulladd is

8位全加器

8位全加器

目录一、设计目的和要求 (1)1.课程设计目的 (1)2.课程设计的基本要求 (1)3.课程设计类型 (1)二、仪器和设备 (1)三、设计过程 (1)1.设计内容和要求 (1)2.设计方法和开发步骤 (2)3.设计思路 (2)4.设计难点 (4)四、设计结果与分析 (4)1.思路问题以及测试结果失败分析 (4)2.程序简要说明 (5)五、心得体会 (9)六、参考文献 (9)一、设计目的和要求1.课程设计目的设计一个带进位的八位二进制加法计数器:要求在MAX+plusⅡ10.2软件的工作平台上用VHDL语言层次设计出一个带进位的八位二进制加法器,并通过编译及时序仿真检查设计结果。

2.课程设计的基本要求全加器与带进位输入8位加法器设计要求我们通过8位全加器的设计掌握层次化设计的方法,充分理解全加器的设计过程,掌握一位全加器的程序,熟悉MAX+plusⅡ10.2软件的文本和原理图输入方法设计简单组合电路。

课程设计过程中要求能实现同步和异步的八位二进制全加器的设计。

3.课程设计类型EDA课程设计二、仪器和设备PC机、MAX+plusⅡ10.2软件三、设计过程1.设计内容和要求方法一:1.原理图输入完成半加器和1位全加器的设计,并封装入库2.层次化设计,建立顶层文件,由8个1位全加器串联构成8位全加器3.每一层次均需进行编译、综合、适配及仿真方法二:1. 原理图输入完成一个四位全加器的设计2.层次化设计,建立顶层文件,由2个4位全加器串联构成8位全加器3.每一层次均需进行编译、综合、适配及仿真2.设计方法和开发步骤加法器是数字系统中的基本逻辑器件。

例如:为了节省资源,减法器和硬件乘法器都可由加法器来构成。

但宽位加法器的设计是很耗费资源的,因此在实际的设计和相关系统的开发中需要注意资源的利用率和进位速度等两方面的问题。

多位加法器的构成有两种方式:并行进位和串行进位方式。

并行进位加法器设有并行进位产生逻辑,运算速度快;串行进位方式是将全加器级联构成多位加法器。

填空题数字电路

填空题数字电路

1.根据集成度的不同,数字集成电路分以下四类:小、中、大、超大规模集成电路。

2.二进制数是以2为基数的计数体制,十六进制数是以16为基数的计数体制。

3.二进制数只有0和1两个数码,其中计数的基数是2,加法运算的进位规则为逢二进一。

4.十进制数转换为二进制数的方法是:整数部分用除2取余法,小数部分用乘2取整法,十进制数23.75对应的二进制数为10111.11。

5.二进制数转换为十进制数的方法是各位加权系数之和,二进制数10110011对应的十进制数为179。

6.用8421BCD码表示十进制数时,则每位十进制数可用四位二进制代码表示,其位权值从高位到低位依次为8、4、2、1。

7.十进制数25的二进制数是11001,其对应的8421CBCD码是00100101。

8.负数补码和反码的关系是:补码=反码+1。

9.二进制数+1100101的原码为01100101,反码为01100101,补码为01100101,-1100101的原码为11100101,反码为10011010,补码10011011。

10.负数-35的二进制数是-100011,反码是1011100,补码是1011101。

1.逻辑代数中的三种最基本的逻辑运算是与运算,或运算,非运算。

2.逻辑函数的五种表示方法是真值表,逻辑函数式,逻辑图,波形图,卡诺图。

3.逻辑代数中的三条重要规则是代入规则,反演规则,对偶规则。

4.由n个变量构成逻辑函数的全部最小项有2n次方个,4变量卡诺图由16个小方格组成。

5.逻辑函数表达式有标准与-或式,标准或-与式。

6.最简与-或表达式的标准是:与项个数最少,每个与项变量数最少。

7.化简逻辑函数的主要方法有:公式化简法,图形化简法。

8.最小项表达式又称标准与-或表达式,最大项表达式又称标准或-与表达式。

1.在数字逻辑电路中,三极管工作在饱和状态和截止状态。

2.和TTL门电路相比,CMOS门电路的优点为静态功耗小,噪声容限大,输入电阻高。

8位二进制全加器设计实验报告

8位二进制全加器设计实验报告

EDA技术8位二进制全加器设计实验报告班级:学号:姓名:时间:2013-12-06目录方法一:自己写程序 (2)一、设计原理 (2)二、实验程序 (3)程序1:半加器描述 (3)程序2:一位二进制全加器设计顶层描述 (3)程序3:D触发器描述 (4)程序4:8位二进制加法器顶层描述 (4)三、编译及仿真结果 (9)方法二:使用LPM创立元件 (10)一、打开MegaWizard Plug-In Manager (10)二、按照提示,一步步完成全加器/全减器的创建 (10)三、创建成功,生成CMP文件 (10)四、调用CMP文件,例化元件,生成可以使用的元件。

(10)实验总结: (12)摘要我在本实验中用顶层设计思想,用半加器、全加器、D触发器例化出八位全加器,完成了八路加法器、寄存器/锁存器的设计,上升沿触发,使用了6个数码管,分别用于显示输入A,输入B和输出,输出结果也用红灯进行了显示,溢出用绿灯表示。

输入A用0~7号开关完成,输入B用10~17号开关完成,进位C 用8号开关完成。

实验要求完成八路全加器的设计,十六进制输出,上升沿触发,低电平复位,输入输出用数码管显示,用红灯显示输出,绿灯显示溢出。

方法一:自己写程序一、设计原理先写一个半加器,然后用两个半加器例化出一个全加器,再用八个全加器例化出一个八位全加器。

原理如图。

关于上升沿触发,使用D触发器和八位全加器进行例化,D触发器接同一个时钟。

最终完成上升沿触发的八位全加器的设计。

二、实验程序程序1:半加器描述LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY h_adder ISPORT (A, B : IN STD_LOGIC;CO, SO : OUT STD_LOGIC );END ENTITY h_adder;ARCHITECTURE FH1 OF h_adder ISBEGINSO <= NOT (A XOR (NOT B));CO <= A AND B;END ARCHITECTURE FH1;程序2:一位二进制全加器设计顶层描述LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY f_adder ISPORT (AIN, BIN, CIN : IN STD_LOGIC;COUT, SUM : OUT STD_LOGIC );END ENTITY f_adder;ARCHITECTURE FD1 OF f_adder ISCOMPONENT h_adder ISPORT (A, B : IN STD_LOGIC;CO, SO : OUT STD_LOGIC );END COMPONENT;SIGNAL D, E, F : STD_LOGIC;3BEGINU1 : h_adder PORT MAP(A => AIN, B => BIN, CO => D, SO => E);U2 : h_adder PORT MAP(A => E, B => CIN, CO => F, SO => SUM);COUT <= D OR F;END ARCHITECTURE FD1;程序3:D触发器描述LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY DEF1 ISPORT (CLK : IN STD_LOGIC;D : IN STD_LOGIC;Q : OUT STD_LOGIC);END;ARCHITECTURE bhv OF DEF1 ISSIGNAL Q1 :STD_LOGIC;BEGINPROCESS (CLK)BEGINIF CLK'EVENT AND CLK = '1'THEN Q1<=D;END IF;Q<=Q1;END PROCESS;END bhv;程序4:8位二进制加法器顶层描述LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY f_adder8 ISPORT ( AIN, BIN : IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);ASEGIN1,ASEGIN2, BSEGIN1,BSEGIN2 : BUFFER STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0);CIN : IN STD_LOGIC;CLK : IN STD_LOGIC;SUM : BUFFER STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);SEG1 : BUFFER STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0);SEG2 : BUFFER STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0);COUT : OUT STD_LOGIC );END f_adder8;ARCHITECTURE ONE OF f_adder8 ISCOMPONENT f_adder ISPORT (AIN, BIN, CIN : IN STD_LOGIC;COUT, SUM : OUT STD_LOGIC );END COMPONENT;COMPONENT DEF1 ISPORT (CLK : IN STD_LOGIC;D : IN STD_LOGIC;Q : OUT STD_LOGIC);END COMPONENT;SIGNAL C,C1, C2, C3,C4,C5,C6,C7: STD_LOGIC;SIGNAL a : STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);SIGNAL b : STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);SIGNAL s : STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);SIGNAL ss : STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);SIGNAL sss : STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);BEGINU1 : f_adder PORT MAP(AIN => a(0), BIN => b(0), CIN => CIN, SUM => s(0),COUT => C1);U2 : f_adder PORT MAP(AIN => a(1), BIN => b(1), CIN => C1, SUM => s(1),COUT => C2);U3 : f_adder PORT MAP(AIN => a(2), BIN => b(2), CIN => C2, SUM => s(2),COUT => C3);U4 : f_adder PORT MAP(AIN => a(3), BIN => b(3), CIN => C3, SUM => s(3),COUT => C4);U5 : f_adder PORT MAP(AIN => a(4), BIN => b(4), CIN => C4, SUM => s(4),COUT => C5);U6 : f_adder PORT MAP(AIN => a(5), BIN => b(5), CIN => C5, SUM => s(5),COUT => C6);U7 : f_adder PORT MAP(AIN => a(6), BIN => b(6), CIN => C6, SUM => s(6),COUT => C7);U8 : f_adder PORT MAP(AIN => a(7), BIN => b(7), CIN => C7, SUM => s(7),COUT => C);U9 : DEF1 PORT MAP(Q=>a(0),D=>AIN(0),CLK=>CLK);U10 : DEF1 PORT MAP(Q=>a(1),D=>AIN(1),CLK=>CLK);U11 : DEF1 PORT MAP(Q=>a(2),D=>AIN(2),CLK=>CLK);U12 : DEF1 PORT MAP(Q=>a(3),D=>AIN(3),CLK=>CLK);U13 : DEF1 PORT MAP(Q=>a(4),D=>AIN(4),CLK=>CLK);U14 : DEF1 PORT MAP(Q=>a(5),D=>AIN(5),CLK=>CLK);U15 : DEF1 PORT MAP(Q=>a(6),D=>AIN(6),CLK=>CLK);U16 : DEF1 PORT MAP(Q=>a(7),D=>AIN(7),CLK=>CLK);5U17 : DEF1 PORT MAP(Q=>b(0),D=>BIN(0),CLK=>CLK); U18 : DEF1 PORT MAP(Q=>b(1),D=>BIN(1),CLK=>CLK); U19 : DEF1 PORT MAP(Q=>b(2),D=>BIN(2),CLK=>CLK); U20 : DEF1 PORT MAP(Q=>b(3),D=>BIN(3),CLK=>CLK); U21 : DEF1 PORT MAP(Q=>b(4),D=>BIN(4),CLK=>CLK); U22 : DEF1 PORT MAP(Q=>b(5),D=>BIN(5),CLK=>CLK); U23 : DEF1 PORT MAP(Q=>b(6),D=>BIN(6),CLK=>CLK); U24 : DEF1 PORT MAP(Q=>b(7),D=>BIN(7),CLK=>CLK);U25 : DEF1 PORT MAP(Q=>SUM(0),D=>s(0),CLK=>CLK); U26 : DEF1 PORT MAP(Q=>SUM(1),D=>s(1),CLK=>CLK); U27 : DEF1 PORT MAP(Q=>SUM(2),D=>s(2),CLK=>CLK); U28 : DEF1 PORT MAP(Q=>SUM(3),D=>s(3),CLK=>CLK); U29 : DEF1 PORT MAP(Q=>SUM(4),D=>s(4),CLK=>CLK); U30 : DEF1 PORT MAP(Q=>SUM(5),D=>s(5),CLK=>CLK); U31 : DEF1 PORT MAP(Q=>SUM(6),D=>s(6),CLK=>CLK); U32 : DEF1 PORT MAP(Q=>SUM(7),D=>s(7),CLK=>CLK);U33 : DEF1 PORT MAP(Q=>COUT,D=>C,CLK=>CLK);PROCESS(CLK,AIN,BIN)VARIABLE sSeg1 : STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);VARIABLE sSeg2 : STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);BEGINss(3 DOWNTO 0)<=SUM(3 DOWNTO 0);sss(3 DOWNTO 0)<=SUM(7 DOWNTO 4);sSeg1(7 DOWNTO 0):= AIN(7 DOWNTO 0);sSeg2(7 DOWNTO 0):= BIN(7 DOWNTO 0);CASE ss ISWHEN "0000" => SEG1 <= "";--0WHEN "0001" => SEG1 <= "";WHEN "0010" => SEG1 <="";WHEN "0011" => SEG1 <="";WHEN "0100" => SEG1 <="";WHEN "0101" => SEG1 <="";WHEN "0110" => SEG1 <="";WHEN "0111" => SEG1 <="";WHEN "1000" => SEG1 <="";WHEN "1001" => SEG1 <=""; --9WHEN "1010" => SEG1 <="";WHEN "1011" => SEG1 <="";WHEN "1100" => SEG1 <="";WHEN "1101" => SEG1 <="";WHEN "1110" => SEG1 <="";WHEN "1111" => SEG1 <="";WHEN OTHERS =>NULL;END CASE;CASE sss ISWHEN "0000" => SEG2 <= "";--0WHEN "0001" => SEG2 <= "";WHEN "0010" => SEG2 <="";WHEN "0011" => SEG2 <="";WHEN "0100" => SEG2 <="";WHEN "0101" => SEG2 <="";WHEN "0110" => SEG2 <="";WHEN "0111" => SEG2 <="";WHEN "1000" => SEG2 <="";WHEN "1001" => SEG2 <=""; --9WHEN "1010" => SEG2 <="";WHEN "1011" => SEG2 <="";WHEN "1100" => SEG2 <="";WHEN "1101" => SEG2 <="";WHEN "1110" => SEG2 <="";WHEN "1111" => SEG2 <="";WHEN OTHERS =>NULL;END CASE;CASE sSeg1(3 DOWNTO 0) ISWHEN "0000" => ASEGIN1 <= "";--0WHEN "0001" => ASEGIN1 <= "";WHEN "0010" => ASEGIN1 <="";WHEN "0011" => ASEGIN1 <="";WHEN "0100" => ASEGIN1 <="";WHEN "0101" => ASEGIN1 <="";WHEN "0110" => ASEGIN1 <="";WHEN "0111" => ASEGIN1<="";WHEN "1000" => ASEGIN1 <="";WHEN "1001" => ASEGIN1 <=""; --9WHEN "1010" => ASEGIN1 <="";WHEN "1011" => ASEGIN1 <="";WHEN "1100" => ASEGIN1 <="";WHEN "1101" => ASEGIN1 <="";WHEN "1110" => ASEGIN1 <="";WHEN "1111" => ASEGIN1 <="";WHEN OTHERS =>NULL;END CASE;7CASE sSeg1(7 DOWNTO 4) ISWHEN "0000" => ASEGIN2 <= "";--0 WHEN "0001" => ASEGIN2 <= "";WHEN "0010" => ASEGIN2 <="";WHEN "0011" => ASEGIN2 <="";WHEN "0100" => ASEGIN2 <="";WHEN "0101" => ASEGIN2 <="";WHEN "0110" => ASEGIN2 <="";WHEN "0111" => ASEGIN2<="";WHEN "1000" => ASEGIN2 <="";WHEN "1001" => ASEGIN2 <=""; --9 WHEN "1010" => ASEGIN2 <="";WHEN "1011" => ASEGIN2 <="";WHEN "1100" => ASEGIN2 <="";WHEN "1101" => ASEGIN2 <="";WHEN "1110" => ASEGIN2 <="";WHEN "1111" => ASEGIN2 <="";WHEN OTHERS =>NULL;END CASE;CASE sSeg2(3 DOWNTO 0) ISWHEN "0000" => BSEGIN1 <= "";--0 WHEN "0001" => BSEGIN1 <= "";WHEN "0010" => BSEGIN1 <="";WHEN "0011" => BSEGIN1 <="";WHEN "0100" => BSEGIN1 <="";WHEN "0101" => BSEGIN1 <="";WHEN "0110" => BSEGIN1 <="";WHEN "0111" => BSEGIN1<="";WHEN "1000" => BSEGIN1 <="";WHEN "1001" => BSEGIN1 <=""; --9 WHEN "1010" => BSEGIN1 <="";WHEN "1011" => BSEGIN1 <="";WHEN "1100" => BSEGIN1 <="";WHEN "1101" => BSEGIN1 <="";WHEN "1110" => BSEGIN1 <="";WHEN "1111" => BSEGIN1 <="";WHEN OTHERS =>NULL;END CASE;CASE sSeg2(7 DOWNTO 4) ISWHEN "0000" => BSEGIN2 <= "";--0 WHEN "0001" => BSEGIN2 <= "";WHEN "0010" => BSEGIN2 <="";WHEN "0011" => BSEGIN2 <="";WHEN "0100" => BSEGIN2 <="";WHEN "0101" => BSEGIN2 <="";WHEN "0110" => BSEGIN2 <="";WHEN "0111" => BSEGIN2<="";WHEN "1000" => BSEGIN2 <="";WHEN "1001" => BSEGIN2 <=""; --9WHEN "1010" => BSEGIN2 <="";WHEN "1011" => BSEGIN2 <="";WHEN "1100" => BSEGIN2 <="";WHEN "1101" => BSEGIN2 <="";WHEN "1110" => BSEGIN2 <="";WHEN "1111" => BSEGIN2 <="";WHEN OTHERS =>NULL;END CASE;END PROCESS;--U1 : f_adder PORT MAP(AIN => AIN(0), BIN => BIN(0), CIN => CIN, SUM => SUM(0), COUT => C1);--U2 : f_adder PORT MAP(AIN => AI N(1), BIN => BIN(1), CIN => C1, SUM => SUM(1), COUT => C2);--U3 : f_adder PORT MAP(AIN => AIN(2), BIN => BIN(2), CIN => C2, SUM => SUM(2), COUT => C3);--U4 : f_adder PORT MAP(AIN => AIN(3), BIN => BIN(3), CIN => C3, SUM => SUM(3), COUT => C4);--U5 : f_adder PORT MAP(AIN => AIN(4), BIN => BIN(4), CIN => C4, SUM => SUM(4), COUT => C5);--U6 : f_adder PORT MAP(AIN => AIN(5), BIN => BIN(5), CIN => C5, SUM => SUM(5), COUT => C6);--U7 : f_adder PORT MAP(AIN => AIN(6), BIN => BIN(6), CIN => C6, SUM => SUM(6), COUT => C7);--U8 : f_adder PORT MAP(AIN => AIN(7), BIN => BIN(7), CIN => C7, SUM => SUM(7), COUT => COUT);END ONE;三、编译及仿真结果程序波形仿真图9时间分析方法二:使用LPM创立元件一、打开MegaWizard Plug-In Manager二、按照提示,一步步完成全加器/全减器的创建三、创建成功,生成CMP文件四、调用CMP文件,例化元件,生成可以使用的元件。

8位加法器

8位加法器

8位加法器的设计1.设计思路加法器是数字系统中的基本逻辑器件,减法器和硬件乘法器都可由加法器来构成。

多位加法器的构成有两种方式:并行进位和串行进位。

并行进位加法器设有进位产生逻辑,运算速度较快;串行进位方式是将全加器级联构成多位加法器并行进位加法器通常比串行级联加法器占用更多的资源。

随着位数的增加,相同位数的并行加法器与串行加法器的资源占用差距也越来越大。

因此,在工程中使用加法器时,要在速度和容量之间寻找平衡点。

实践证明,4位二进制并行加法器和串行级联加法器占用几乎相同的资源。

这样,多位加法器由4位二进制并行加法器级联构成是较好的折中选择。

本设计中的8位二进制并行加法器即是由两个4位二进制并行加法器级联而成的,其电路原理图如图7.2所示。

2.VHDL 源程序1) 4位二进制并行加法器的源程序ADDER4B.VHDLIBRARY IEEE ;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL ;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL ;ENTITY ADDER4B IS --4位二进制并行加法器 PORT(C4: IN STD_LOGIC ; --低位来的进位A4: IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); --4位加数B4: IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); --4位被加数S4: OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);--4位和CO4: OUT STD_LOGIC); --进位输出END ENTITY ADDER4B ;ARCHITECTURE ART OF ADDER4B ISSIGNAL S5:STD_LOGIC_VECTOR(4 DOWNTO 0);SIGNAL A5,B5: STD_LOGIC_VECTOR(4 DOWNTO 0);BEGINA5<='0'& A4;--将4位加数矢量扩为5位,为进位提供空间A8[7..0]B8[3..0]A8[3..0]B8[7..0]B8[7..0]A8[7..0]B8[7..4]A8[7..4]S8[7..4]S8[3..0]S8[7..0]CO8S8[7..0]C8ADDER4B CO4S4[3..0]B4[3..0]A4[3..0]C4ADDER4B CO4S4[3..0]B4[3..0]A4[3..0]C4U2U1SCB5<='0'& B4;--将4位被加数矢量扩为5位,为进位提供空间S5<=A5+B5+C4 ;S4<=S5(3 DOWNTO 0);CO4<=S5(4);END ARCHITECTURE ART;2) 8位二进制加法器的源程序ADDER8B.VHDLIBRARY IEEE;USE IEEE.STE_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL:ENTITY ADDER8B IS --由4位二进制并行加法器级联而成的8位二进制加法器PORT(C8:IN STD_LOGIC;A8:IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);B8:IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);S8:OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);CO8:OUT STD_LOGIC);END ENTITY ADDER8B;ARCHITECTURE ART OF ADDER8B ISCOMPONENT ADDER4B IS--对要调用的元件ADDER4B的界面端口进行定义PORT(C4:IN STD_LOGIC;A4:IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);B4:IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);S4:OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);CO4:OUT STD_LOGIC);END COMPONENT ADDER4B;SIGNAL SC:STD_LOGIC;--4位加法器的进位标志BEGINU1:ADDER4B --例化(安装)一个4位二进制加法器U1PORT MAP(C4=>C8,A4=>A8(3 DOWNTO 0),B4=>B8(3 DOWNTO0),S4=>S8(3 DOWNTO 0),CO4=>SC);U2:ADDER4B --例化(安装)一个4位二进制加法器U2PORT MAP(C4=>SC,A4=>A8(7 DOWNTO 4),B4=>B8(7 DOWNTO 4),S4=>S8 (7 DOWNTO 4),CO4=>CO8);END ARCHITECTURE ART;。

8位串行全加器设计

8位串行全加器设计

8位串行全加器设计串行全加器是一种基本的数字电路,用于实现两个二进制数的加法运算。

它可以将两个数位相同的二进制数相加,并将其和以及进位输出。

本文将详细介绍如何设计一个8位串行全加器。

首先,我们需要了解全加器的功能。

全加器由两个输入和两个输出组成。

输入包括两个要相加的二进制数位以及前一位的进位(Carry In),输出包括当前位的和(Sum)和当前位的进位(Carry Out)。

设计一个8位串行全加器时,我们需要将8个全加器连接在一起。

每个全加器的输入为两个二进制数位和前一位的进位,输出为当前位的和和当前位的进位。

具体设计步骤如下:1.首先,我们需要设计一个单个全加器电路。

全加器电路可以通过将两个半加器连在一起来实现。

半加器接收两个输入,并输出当前位的和和当前位的进位。

2.设计一个半加器电路。

半加器电路由两个输入和两个输出组成。

输入包括两个要相加的二进制数位,输出包括当前位的和和当前位的进位。

3.实现半加器电路的真值表。

半加器的真值表如下:输入A,输入B,输出S,进位--------,--------,--------,-------0,0,0,0,1,1,1,0,1,1,1,0,根据真值表可知,半加器的和输出为输入A和输入B的异或运算结果,进位输出为输入A和输入B的与运算结果。

4.通过使用逻辑门来实现半加器电路。

可以使用异或门实现和输出,使用与门实现进位输出。

5.设计一个完整的全加器电路。

一个全加器电路由一个半加器和一个或门构成。

半加器负责计算两个输入位的和和进位,而或门负责计算前一位的进位和当前位的进位的和。

全加器电路的输入为两个要相加的二进制数位和前一位的进位,输出为当前位的和和当前位的进位。

6.将8个全加器连在一起。

将第一个全加器的输入连接到待相加的两个8位二进制数的最低位和前一位的进位,将第二个全加器的输入连接到待相加的两个8位二进制数的次低位和第一个全加器的进位,以此类推。

最后一个全加器的输出即为所求的和。

EDA实验2 原理图输入法设计8位二进制全加器

EDA实验2  原理图输入法设计8位二进制全加器

实验2原理图输入法设计8位二进制全加器一、实验目的进一步熟悉QuartusⅡ的使用方法,学习时序仿真。

二、实验内容用V erilog HDL设计一个8位二进制全加器。

可以直接编写程序,也可以利用例化语句调用1位全加器构成8位全加器。

并进行编译、综合、适配和仿真。

三、实验步骤:1.为本项工程设计建立文件夹2.建立V erilog HDL文件3.存盘并建立工程4.全程编译5.时序仿真⑴建立矢量波形文件菜单操作:file—new图2-1 选择编辑矢量波形文件图2-2 波形编辑器⑵设置仿真时间长度菜单操作:Edit—end time图2-3 设置仿真时间长度⑶存盘图2-4 vwf激励波形文件存盘⑷将工程test2的端口信号选入波形编辑器中。

菜单操作:View—Utility Windows—Node Finder,并按图2-5 向波形编辑器拖入信号节点选项:Look:工程名;filer:Pins all⑸编辑输入波形单击输入信号a使之变成蓝色条,激活波形编辑器图2-6波形编辑器按图2-7设置输入信号a的周期在Tool Zoom 状态下调整波形图图2-8 设置好的激励波形图⑹菜单操作:Assignments –setting进入以下窗口:图2-9 选择仿真控制图2-10 仿真波形输出图2-11 选择全时域显示⑺仿真:Processing-Start Simulation 或。

注:该实验也可用硬件测试的方法来验证其设计的正确性。

四、实验报告详细叙述实验内容所要求的设计流程;给出仿真波形图;给时序分析情况。

五、参考程序module ADDER8B(A,B,CIN,COUT,DOUT);output [7:0] DOUT; output COUT;input [7:0] A,B; input CIN; wire [8:0] DA TA;assign DA TA =A+B+CIN;assign COUT=DA TA[8];assign DOUT=DA TA[7:0];endmodule。

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只用一位二进制全加器为基本元件和一些辅助的时序电路,设计一个8位串行二进制全加器。

Vhdl代码如下:
顶层文件如下:
library ieee;
use ieee.std_logic_1164.all;
entity f8_adder is
port(a,b:in std_logic_vector(7 downto 0);
c0:in std_logic;
s:out std_logic_vector(7 downto 0);
c1:out std_logic);
end f8_adder;
architecture bhv of f8_adder is
signal cout:std_logic_vector(7 downto 1);
component f_adder is
port(ain,bin,cin:in std_logic;
cout,sum:out std_logic);
end component;
begin
u1: f_adder port map(ain=>a(0),bin=>b(0),cin=>c0,sum=>s(0),cout=>cout(1));
u2: f_adder port map(ain=>a(1),bin=>b(1),cin=>cout(1),sum=>s(1),cout=>cout(2));
u3: f_adder port map(ain=>a(2),bin=>b(2),cin=>cout(2),sum=>s(2),cout=>cout(3));
u4: f_adder port map(ain=>a(3),bin=>b(3),cin=>cout(3),sum=>s(3),cout=>cout(4));
u5: f_adder port map(ain=>a(4),bin=>b(4),cin=>cout(4),sum=>s(4),cout=>cout(5));
u6: f_adder port map(ain=>a(5),bin=>b(5),cin=>cout(5),sum=>s(5),cout=>cout(6));
u7: f_adder port map(ain=>a(6),bin=>b(6),cin=>cout(6),sum=>s(6),cout=>cout(7));
u8: f_adder port map(ain=>a(7),bin=>b(7),cin=>cout(7),sum=>s(7),cout=>c1);
end bhv;
全加器描述:
library ieee;
use ieee.std_logic_1164.all;
entity f_adder is
port(ain,bin,cin:in std_logic;
cout,sum:out std_logic);
end f_adder;
architecture fd1 of f_adder is
component h_adder
port(a,b:in std_logic;
co,so:out std_logic);
end component;
component or2a
port(a,b:in std_logic;
c:out std_logic);
end component;
signal d,e,f:std_logic;
begin
u1: h_adder port map(a=>ain,b=>bin,co=>d,so=>e); u2: h_adder port map(a=>e,b=>cin,co=>f,so=>sum); u3: or2a port map(a=>d,b=>f,c=>cout);
end fd1;
半加器描述:
library ieee;
use ieee.std_logic_1164.all;
entity h_adder is
port(a,b:in std_logic;
co,so:out std_logic);
end h_adder;
architecture fh1 of h_adder is
begin
so<=not(a xor not(b));
co<=a and b;
end fh1;
或门电路描述:
library ieee;
use ieee.std_logic_1164.all;
entity or2a is
port(a,b:in std_logic;
c:out std_logic);
end or2a;
architecture one of or2a is
begin
c<=a or b;
end one;
RTL 电路图如下:
由于RTL图比较大,因此将它另外一图片的格式显示出来,这里只给了一个略缩图。

时序仿真图如下:。

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