EDA8位二进制并行加法器
EDA实验六8位二进制全加法器的设计说明

《电子设计自动化》实验报告实验六实验名称:8位二进制全加法器的设计专业及班级:姓名:学号:一、实验目的:1.掌握VHDL语言的基本结构。
2.掌握全加器原理,能进行多位加法器的设计。
3.掌握VHDL语言的基本描述语句特别是元件例化语句的使用方法。
二、实验内容设计并实现一个由两个4位二进制并行加法器级联而成的8位二进制并行加法器。
要求编写4位加法器的VHDL语言程序,顶层8位加法器的设计要求利用元件例化语句进行设计,并利用开发工具软件对其进行编译和仿真,最后通过实验开发系统对其进行硬件验证。
三、实验步骤〔附源代码及仿真结果图:1.根据4位二进制加法器的原理,利用VHDL语言的基本描述语句编写出4位加法器的VHDL语言程序。
--ADDER4B.VHDLIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY ADDER4B ISPORT< 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 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;B5<='0'& B4;S5<=A5+B5+C4;S4<=S5<3 DOWNTO 0>;CO4<=S5<4>;END ARCHITECTURE ART;2.对所设计的4位二进制加法器的VHDL程序进行编译,然后对其进行仿真,初步验证程序设计的正确性。
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。
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。
EDA实验_设计一个8位加法器

XXXX大学计算机科学学院实验/上机报告一、实验目的设计一个8位加法器。
二、实验环境Quartus II 7.0 开发系统三、实验内容利用全加器,设计一个8位加法器。
四、实验过程设计思想:8位二进制加法器可以由8个全加器通过级联的方式构成。
根据全加器级联的原理,用VHDL设计一个8位二进制数的加法器,可以先设计一个一位全加器,然后利用一位全加器采用元件例化的方式实现加法器。
实验步骤:1、设计一个全加器新建工程,建立源文件,输入VHDL设计文件,如下图所示:完成设计文件输入后,保存文件,对文件进行编译、仿真,以下是仿真结果,如图所示:由图可知仿真结果正确。
2、元件例化把VHDL设计文件转为原理图中使用的元件。
在文件菜单File中选择Creat/Update选项,单击Create Symbol File for Current File 选项,系统自动生成相应的元件标号。
重复新建文件的操作,选择Block Diagram/Schmatic File 选项,新建一个原理图文件,在添加元件列表中可以看到自动生成的元件,选择full_adder这个元件添加到原理图中,如下图所示:3、完成顶层图的设计用生成的元件标号,完成顶层图的设计。
这里有两种方法,一种是直接用原理图设计,根据原理图设计工具的使用方法,完成顶层文件的设计,这个方法比较复杂,所以这里选择另一种方法,通过VHDL设计文件。
继续建立源文件,输入VHDL设计文件,如下图所示:依照上述步骤,保存文件,对文件进行编译、仿真,以下是仿真结果,如图所示:五、实验总结本次实验的目的是设计一个8位二进制加法器,而8位二进制加法器可以由8个全加器通过级联的方式构成。
根据全加器级联的原理,用VHDL设计一个8位二进制数的加法器,可以先设计一个一位全加器,然后利用一位全加器采用元件例化的方式实现加法器。
根据实验设计思路,我先用VHDL设计了一个全加器full_adder.vhd,编译、仿真成功后,通过元件例化的方式,采用原理图设计了一个8位的加法器adder8.bdf,但是在这个过程中出现了很多问题,即由于我是把这个8位的加法器的每个全加器元件输入输出引脚分开的,因此一开始就设计了17个输入引脚,这使得我在给输入引脚添加信号时不知道添加什么信号,才能够起到验证仿真结果是否正确的目的。
第4章 应用VHDL语言方法设计八位二进制加法器 《EDA技术》PPT 教学课件

§4.2 完成工作任务的引导
第三种方案在设计上不是很简单,但性能好,在加法器的位数比 较大时应采用此法。可在学习第5章时再做练习。
四、实施
在应用第一种方案设计时,请参考下一节例4.1或例4.2。先设计 底层模块全加器,再在顶层文件中调用全加器元件,构成八位二进制 加法器。在应用第一种方案设计时,请参考下一节例4.3。
将“Add file to current project”选项选上,使该文件 添加到刚建立工程中去,如图4-14所示。 3.编辑VHDL文件
在VHDL编辑器下输入编辑下面源代码,并保存,如图4-15 所示。 library ieee; use ieee.std_logic_1164.all; use ieee.std_logic_ signed.all; entity fulladd is port( cin : in std_ logic;----来自低位的进位
五、检查
对所设计的八位二进制加法器的各个底层模块和顶层模块进行编译 仿真,以验证所设计电路否符合设计的要求。
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§4.2 完成工作任务的引导
六、评估
应用第一种方案设计八位二进制加法器在编译后,可以看到它的 延时情况,如图4-1所示。
第一种设计方案占用资源的情况如图4-2所示。 应用第一种方案设计八位二进制加法器在编译后,可以看到它的 延时情况,如图4-3所示。 第一种设计方案占用资源的情况如图4-4所示。 所以,无论从输出信号对输入信号的延迟时间或占用资源的情况 来看,第一种方案性能都好一些。
a,b : in std_ogic; ---加数及被加数
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§4.3 相关技术基础知识与基本技能
s : out std_ logic;---本位和 cout : out std_logic ---向高位的进位 ); End; architecture one of fulladd is signal crlt: std_logic_vector(1 downto 0); begin crlt>=('0'&a)+('0'&b)+cin; s>=crlt(0); cout>=crlt(1); end;
EDA实验报告1_8位全加器

EDA技术与应用实验报告姓名学号专业年级电子信息工程实验题目八位全加器设计实验目的1.熟悉QuartuaⅡ的文本和原理图输入方法设计简单组合电路2.通过8位全加器的设计掌握层次化设计的方法3.学会对实验板上的FPGA/CPLD开发系统硬件电路的编程下载及测试实验原理1.由文本输入利用元件例化语句或者原理图输入封装元件的方式,层次化设计1位全加器2.用原理图输入方法,由1位全加器通过低位进位输出cout与高位进位输入cin以串行方式相连接,构成8位全加器实验内容实验一:用原理图输入法设计8位全加器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1位全加器构成8位全加器3.每一层次均需进行编译、综合、适配、仿真及实验板上硬件测试实验二:用文本输入法设计8位全加器1. VHDL文本输入完成半加器和一位全加器的设计2. 用元件例化语句由1位全加器设计一个8位全加器3.每一层次均需进行编译、综合、适配、仿真及实验板上硬件测试实验步骤实验一1.设计1位全加器<1>完成对半加器的设计(详见P117),编译、仿真、生成可调用元件h_adder.bsf;<2>完成对1位全加器的设计(详见P118),编译、仿真与下载,生成可调用原件f_adder.bsf;2.利用1位全加器进行8位全加器的设计<1>新建文件夹adder_8bit,作为顶层文件的目录,将底层文件h_adder.bdf、f_adder.bdf拷贝到此目录下。
新建一个初始原理图adder_8bit.bdf,并为其创建project,将三个设计文件加入工程。
<2>在原理图编辑窗口,调入元件f_adder.bsf,连接线路,对引脚命名,完成对8位全加器的设计。
<3>选择芯片EP1K100QC208-3,引脚锁定并再次编译,编程下载,分析实验结果。
实验二1.设计1位全加器<1>分别新建子文件夹,用来保存底层文件或门or2a.VHDL、半加器h_adder.VHDL的设计,并分别建立相应的project,进行编译、综合、适配、仿真,确保无error(详见P72)。
eda8位二进制

实验报告课程名称电子设计自动化实验项目 8为二进制带符号数的加减电路设计实验仪器计算机系别:通信学院专业:电子信息工程班级/学号:电信1105班 /2011010612学生姓名:张正实验日期:2013年5月29日成绩: _______________________指导教师: _______李春云_____________电子自动化设计实验一、实验目的:1学习多字节压缩BCD码加减运算的程序设计2学习单字节有符号数加减运算的程序设计二、实验内容:1用VHDL代码实现8为二进制带符号数的加减电路设计2实现二进制码和BCD码之间的转换3实现用七段BCD码显示译码器显示源代码三、实验原理:加减法实验电路原理:二进制带符号数的加减电路,是将输入的带符号数转化成补码,利用补码进行运算,并且对运算结果的符号进行判断,还原成真值。
四、源代码:library IEEE;use IEEE.std_logic_1164.all;use IEEE.std_logic_arith.all;use IEEE.std_logic_unsigned.all;entity adder isport ( a:in STD_LOGIC_VECTOR(7 downto 0);b:in STD_LOGIC_VECTOR(7 downto 0);ctrol:in std_logic;bcd_symbol:out std_logic;binaryout:out STD_LOGIC_VECTOR(7 downto 0);dataout: out STD_LOGIC_vector( 20 downto 0));end adder;architecture adder_arch of adder issignal x:std_logic_vector(9 downto 0);signal y:std_logic_vector(9 downto 0);signal z:std_logic_vector(9 downto 0);signal c:std_logic_vector(8 downto 0);signal c1:std_logic_vector(7 downto 0);signal ga_hundred:std_logic_vector(3 downto 0);signal cc:std_logic_vector(7 downto 0);signal ga:std_logic_vector(7 downto 0);signal ga0,ga1,ga2:std_logic_vector(6 downto 0);beginaddsub:blockbeginprocess(a)beginif a(7)='0'then x<='0'&'0'&a;else x(9 downto 8)<='1'&'1';x(7 downto 0)<=not('0'&a(6 downto 0))+1;end if;end process;process(ctrol,b)beginif ctrol='0'thenif b(7)='0'then y<='0'&'0'&b;else y<='1'&'1'&(not('0'& b(6 downto 0))+1);end if;else if b(7)='1' then y<='0'&'0'&(not('0'& b(6 downto 0))+1);else y<='1'&'1'&(not('0'&b(6 downto 0))+1);end if;end if;end process;process(a,b)beginif a(6 downto 0)=0 then z<=y;elseif b(6 downto 0)=0 then z<=x;elsez<=x+y;end if;end if;end process;process(z)beginif z(9)='1' thenc(7 downto 0)<=not z(7 downto 0)+1; c(8)<='1';else c(8 downto 0)<='0'& z(7 downto 0);end if;end process;end block addsub;bcd_symbol<=c(8);binaryout<=c(7 downto 0);bcd:blockbegincc<=c(7 downto 0); process(cc)beginif cc>199 then c1<=cc-200;ga_hundred<="0010";elsif cc>99 then c1<=cc-100;ga_hundred<="0001";else ga_hundred<="0000";c1<=cc;end if;if c1>=90 and c1<100 then ga<=c1+54;elsif c1>80 and c1<90 then ga<=c1+48;elsif c1>70 and c1<80 then ga<=c1+42;elsif c1>60 and c1<70 then ga<=c1+36;elsif c1>50 and c1<60 then ga<=c1+30;elsif c1>40 and c1<50 then ga<=c1+24;elsif c1>30 and c1<40 then ga<=c1+18;elsif c1>20 and c1<30 then ga<=c1+12;elsif c1>10 and c1<20 then ga<=c1+6;else ga<=c1;end if;end process;end block bcd;xianshi0:blockbeginga0<="0111111" when ga_hundred<=0 else"0000110" when ga_hundred<=1 else"1011011" when ga_hundred<=2 else"1001111" when ga_hundred<=3 else"1100110" when ga_hundred<=4 else"1101101" when ga_hundred<=5 else"1111101" when ga_hundred<=6 else"0000111" when ga_hundred<=7 else"1111111" when ga_hundred<=8 else"1101111" when ga_hundred<=9 else"0000000" when ga_hundred<=10 else"0000000" when ga_hundred<=11 else"0000000" when ga_hundred<=12 else"0000000" when ga_hundred<=13 else"0000000" when ga_hundred<=14 else"0000000" ;dataout( 20 downto 14) <= ga0;end block xianshi0;xianshi1:blockbeginga1<="0111111" when ga(7 downto 4)<=0 else"0000110" when ga(7 downto 4)<=1 else"1011011" when ga(7 downto 4)<=2 else"1001111" when ga(7 downto 4)<=3 else"1100110" when ga(7 downto 4)<=4 else"1101101" when ga(7 downto 4)<=5 else"1111101" when ga(7 downto 4)<=6 else"0000111" when ga(7 downto 4)<=7 else"1111111" when ga(7 downto 4)<=8 else"1101111" when ga(7 downto 4)<=9 else"0000000" when ga(7 downto 4)<=10 else"0000000" when ga(7 downto 4)<=11 else"0000000" when ga(7 downto 4)<=12 else"0000000" when ga(7 downto 4)<=13 else"0000000" when ga(7 downto 4)<=14 else"0000000" ;dataout( 13 downto 7) <= ga1;end block xianshi1;xianshi2:blockbeginga2<="0111111" when ga(3 downto 0)<=0 else"0000110" when ga(3 downto 0)<=1 else"1011011" when ga(3 downto 0)<=2 else"1001111" when ga(3 downto 0)<=3 else"1100110" when ga(3 downto 0)<=4 else "1101101" when ga(3 downto 0)<=5 else "1111101" when ga(3 downto 0)<=6 else "0000111" when ga(3 downto 0)<=7 else "1111111" when ga(3 downto 0)<=8 else "1101111" when ga(3 downto 0)<=9 else "0000000" when ga(3 downto 0)<=10 else "0000000" when ga(3 downto 0)<=11 else "0000000" when ga(3 downto 0)<=12 else"0000000" when ga(3 downto 0)<=13 else"0000000" when ga(3 downto 0)<=14 else"0000000" ;dataout( 6 downto 0) <= ga2;end block xianshi2;end adder_arch;五、项目实施六、实验总结:通过本次试验,加深了我对例化语句和分模块显示的理解。
8位加法器的设计

8位加法器的设计实验⼆ 8位加法器设计⼀、实验⽬的熟悉利⽤Quartus Ⅱ的图形编辑输⼊法设计简单组合电路,掌握层次化设计⽅法,并通过8位全加器的设计,进⼀步熟悉利⽤EDA 软件进⾏数字系统设计的流程。
⼆、实验仪器与器材计算机1台,GW48-PK2S 实验箱1台,Quartus Ⅱ6.0 1套。
三、实验内容1. 基本命题利⽤图形输⼊法设计⼀个⼀位半加器和全加器,再利⽤级联⽅法构成8位加法器。
2. 扩展命题利⽤⽂本输⼊法设计4位并⾏进位加法器,再利⽤层次设计⽅法构成8位加法器。
通过时序仿真,⽐较两种加法器的性能。
四、设计思路加法器是数字系统中的基本逻辑器件。
例如,为了节省逻辑资源,减法器和硬件乘法器都可由加法器来构成。
多位加法器的设计⼗分耗费硬件资源,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两⽅⾯的问题。
对此,⾸先应选择较适合组合逻辑设计的器件作为最终的⽬标器件,如CPLD ;其次在加法器的逻辑结构设计上,在芯⽚资源的利⽤率和加法器的速度两⽅⾯权衡得失,探寻最佳选择,即选择最佳的并⾏进位最⼩的加法单元的宽度。
显然这种选择与⽬标器件的时延特性有直接关系。
多位加法器的构成有两种⽅式:即并⾏进位和串⾏进位⽅式。
串⾏进位⽅式的加法器是将全加器级联构成的,它有电路简单,但进位速度较慢的特点。
并⾏进位加法器设有产⽣并⾏进位的逻辑电路,加法器的进位仅与输⼊状态有关,与各级加法器的进位⽆关,即第 i 位加法器的进位直接由该位的各输⼊状态决定,其关系式为:i i i i i i C Y X Y X C ?⊕+=+1 (i = 0,1,2,3…)当i = 3时,代⼊上述表达式可得:00112233001122331122332233334C Y X Y X Y X Y X Y X Y X Y X Y X Y X Y X Y X Y X Y X Y X C⊕?⊕?⊕?⊕+?⊕?⊕?⊕+?⊕?⊕+?⊕+= 4位加法器的各位和数表达式如下:0000010000111112111122222322223333343333C Y X Y X C C Y X S C Y X Y X C C Y X S C Y X Y X C C Y X S C Y X Y X C C Y X S⊕+=⊕⊕=?⊕+=⊕⊕=?⊕+=⊕⊕=?⊕+=⊕⊕=⽤门电路实现的4位并⾏加法器电路如图2-1所⽰。
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实验二:8位加法器的设计1.实验目的(1)学习Quartus Ⅱ/ISE Suite/ispLEVER软件的基本使用方法。
(2)学习GW48-CK或其他EDA实验开发系统的基本使用方法。
(3)了解VHDL程序的基本结构。
2.实验内容设计并调试好一个由两个4位二进制加法器级联而成的8位二进制并行加法器,并用GW48-CK或其他EDA实验开发系统(事先应选定拟采用的实验芯片的型号)进行硬件验证。
3.实验要求(1)画出系统的原理图,说明系统中各主要组成部分的功能。
(2)编写各个VHDL源程序。
(3)根据系统的功能,选好测试用例,画出测试输入信号波形或编号测试程序。
(4)根据选用的EDA实验开发装置编好用于硬件验证的管脚锁定表格或文件。
(5)记录系统仿真、逻辑综合及硬件验证结果。
(6)记录实验过程中出现的问题及解决办法。
4.实验条件(1)开发条件:Quartus Ⅱ 8.0。
(2)实验设备:GW48-CK实验开发系统。
(3)拟用芯片:EPM7128S-PL84。
5.实验设计1)系统原理图为了简化设计并便于显示,本加法器电路ADDER8B的设计分为两个层次,其中底层电路包括两个二进制加法器模块ADDER4B,再由这两个模块按照图2.1所示的原理图构成顶层电路ADDER8B。
ADDER4B图2.1 ADDER4B电路原理图A8[7..0]图 2.1 ADDER8B电路原理图2)VHDL程序加法器ADDER8B的底层和顶层电路均采用VHDL文本输入,有关VHDL程序如下。
ADDER4B的VHDL源程序:--ADDER4B.VHDLIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY ADDER4B ISPORT(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 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;B5<='0'&B4;S5<=A5+B5+C4;S4<=S5(3 DOWNTO 0);CO4<=S5(4);END ARCHITECTURE ART;ADDER8B的VHDL源程序:--ADDER8B.VHDLIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY ADDER8B ISPORT(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 ISPORT(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;BEGINU1:ADDER4B PORT MAP(C4=>C8,A4=>A8(3 DOWNTO 0),B4=>B8(3 DOWNTO 0),S4=>S8(3 DOWNTO 0),CO4=>SC);U2:ADDER4B PORT MAP(C4=>SC,A4=>A8(7 DOWNTO 4),B4=>B8(7 DOWNTO 4),S4=>S8(7 DOWNTO 4),CO4=>CO8);END ARCHITECTURE ART;CTRLS的VHDL程序--CTRLS.VHDLIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY CTRLS ISPORT(CLK: IN STD_LOGIC;SEL: OUT STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0));END ENTITY CTRLS;ARCHITECTURE ART OF CTRLS ISSIGNAL CNT:STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0);BEGINPROCESS(CLK) ISBEGINIF CLK'EVENT AND CLK='1' THENIF CNT="111" THENCNT<="000";ELSECNT<=CNT+'1';END IF;END IF;END PROCESS;SEL<=CNT;END ARCHITECTURE ART;DISPLAY的VHDL程序--DISPLAY.VHDLIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY DISPLAY ISPORT( SEL: IN STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0); -- DATAIN: IN STD_LOGIC_VECTOR(15 DOWNTO 0); DATAIN: IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0); COM: OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0); --LEDW: OUT STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0); SEG: OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0)); END ENTITY DISPLAY;ARCHITECTURE ART OF DISPLAY ISSIGNAL DATA: STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);-- SIGNAL DATA: STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);BEGINP1:PROCESS(SEL) ISBEGINCASE SEL ISWHEN"000"=>COM<="11111110";WHEN"001"=>COM<="11111101";WHEN"010"=>COM<="11111011";WHEN"011"=>COM<="11110111";WHEN"100"=>COM<="11101111";WHEN"101"=>COM<="11011111";WHEN"110"=>COM<="10111111";WHEN"111"=>COM<="01111111";WHEN OTHERS=>COM<="11111111";END CASE;END PROCESS P1;--LEDW<=SEL;P2:PROCESS(SEL)BEGINCASE SEL ISWHEN"000"=>DATA<=DATAIN(3 DOWNTO 0);WHEN"001"=>DATA<=DATAIN(7 DOWNTO 4);-- WHEN"010"=>DATA<=DATAIN(11 DOWNTO 8);-- WHEN"011"=>DATA<=DATAIN(15 DOWNTO 12); WHEN OTHERS=>DATA<="0000";END CASE;CASE DATA ISWHEN"0000"=>SEG<="00111111";WHEN"0001"=>SEG<="00000110";WHEN"0010"=>SEG<="01011011";WHEN"0011"=>SEG<="01001111";WHEN"0100"=>SEG<="01100110";WHEN"0101"=>SEG<="01101101";WHEN"0110"=>SEG<="01111101";WHEN"0111"=>SEG<="00000111";WHEN"1000"=>SEG<="01111111";WHEN"1001"=>SEG<="01101111";WHEN OTHERS=>SEG<="00000000";END CASE;END PROCESS P2;END ARCHITECTURE ART;ADDER8B动态扫描的VHDL程序--ADDER8B.VHDLIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY ADDER8B ISPORT(C8: IN STD_LOGIC;A8: IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);B8: IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);CLK:IN STD_LOGIC;-- S8: OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0); S8: BUFFER STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0); CO8: OUT STD_LOGIC ;COM: OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);SEG: OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0)); END ENTITY ADDER8B;ARCHITECTURE ART OF ADDER8B IS--COMPONENT ADDER4BCOMPONENT ADDER4B ISPORT(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;--COMPONENT CTRLSCOMPONENT CTRLS ISPORT(CLK: IN STD_LOGIC;SEL: OUT STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0)); END COMPONENT CTRLS;--COMPONENT DISPLAYCOMPONENT DISPLAY ISPORT(SEL: IN STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0);--DATAIN: IN STD_LOGIC_VECTOR(15 DOWNTO 0);DATAIN: IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);COM: OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);SEG: OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0));END COMPONENT DISPLAY;SIGNAL SC: STD_LOGIC;SIGNAL SB: STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0);BEGINU1:ADDER4B PORT MAP(C4=>C8,A4=>A8(3 DOWNTO 0),B4=>B8(3 DOWNTO 0),S4=>S8(3 DOWNTO 0),CO4=>SC);U2:ADDER4B PORT MAP(C4=>SC,A4=>A8(7 DOWNTO 4),B4=>B8(7 DOWNTO 4),S4=>S8(7 DOWNTO 4),CO4=>CO8);U3:CTRLS PORT MAP(CLK,SB);U4:DISPLAY PORT MAP(SB,S8(7 DOWNTO 0),COM(7 DOWNTO 0),SEG(7 DOWNTO 0));END ARCHITECTURE ART;3)仿真波形设置本设计包括两个层次,因此先进行底层的二进制加法器ADDER4B的仿真,再进行顶层ADDER8B的仿真。