eda课程设计_一位全加器的设计[资料]

eda课程 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 _一位全加器的设计[资料] 一位全加器的设计 The design of one bit full adder 学校:兰州交通大学 学院:电子与信息工程学院 班级: 姓名: 学号: 指导老师: 成绩: 摘要: 本设计主要是利用VHDL语言设计一个一位全加器,它由半加器 和或门两个模块组成。两个模块通过顶层元件例化连接到一起。 几个模块组成的整体能够实现全加器的功能，对所给数据，能够 准确快速地计算出其结果. 具体的该设计利用VHDL语言使用文本输入，新建工程，通过 设计输入、编译、仿真完成各种模块设计，然后生成元器件，再根据 元件例化完成各部分的整合，从而形成一个完整的全加器,功能上很 好地被满足。 关键字:全加器 元件例化 Abstract: This design primarily uses VHDL language to design the one bit full adder, which is composed of two half adder and a OR gate. The two modules are connected by top Component instance. Finally, the whole of several parts achieve the function of full adder. For given dates, it can calculate its consequence accurately and quickly. In detail, the design uses text input method by VHDL language to create new projects. By designing the input, compile, simulate, it complete various modules design and generate new components. Then it forms a complete one bit full adder by accomplishing the integration of all parts, according to component instance. And the function can be well satisfied. Key word: full adder component instance 一. 原理(说明) 在计算机中2个二进制数之间的加减乘除算术运算都是由若干加法运算实现的.全加器是算术逻辑运算的重要组成部分,对其深入探索研究有重要的意义。一位全加器及其表达式在将2个多位二进制数相加时,除了最低位以外,每位都应该考虑来自低位的进位,即将2个对应位的加数和来自低位的进位3个数相加,实现这种运算电路即是全加器.设A是加数,B是被加数,CI是来自低位的进位,S是本位的和,CO是向高位的进位.根据二进制数加法运算规则和要实现的逻辑功能,得出一位全加器真值表, 全加器除了两个1位二进制数相加以外，还与低位向本位的进位数相加.表为全加器的真值表。 A B C C S i iI-1 i 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 I113 u1or2aah_adderh_adderdcaincoutcoutf_adderfainAcoAcobbin sumu3ecinbinBsoBsosum u2cin 图1. 全加器f_adder电路图及其实体模块 由真值表可得出逻辑函数式 式中，A和B是两个相加的1为二进制数，C是由相邻低位送来iii-1 的进位数，S是本位的全加和，C是向相邻高位送出的进位数。II 由数字电路知识可知，一位全加器可由两个一位半加器与一个或门构成，其原理图如图所示。该设计利用层次结构描述法，首先设计半加器电路，将其打包为半加器模块;然后在顶层调用半加器模块组成全加器电路;最后将全加器电路编译下载到实验箱，其中a,b,cin信号可采用实验箱上键1、键2和键3进行输入，s,co信号采用D1与D2发光二极管来显示。 一位全加器将A1、B1和进位输入Cin作为输入，计算得到和S1以及最高位的进位输出Cout。每一位得到的和与进位输出都直接受其上一位的影响，其进位输出也会影响下一位。最终，整个全加器的和与输出都受进位输入Cin的影响。 I113 absoco co 0000and2a 0110 so1010b notxnor21101 图2. 半加器h_adder电路图及其真值表 二. 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 论证 利用VHDL语言描述的一位全加器，借助于EDA工具中的综合器、适配器、时序仿真器和编程器等工具进行相应的处理，最后以FPGA实现。相对于用74ls138，74ls153芯片，用门电路或基于混沌映射的全加器实现方法，其具有灵活的逻辑结构，能实现各种复杂的逻辑功能，有较好的稳定性，充分体现了模块设计的要求等优点。 这种方法的原理框图如图所示，它由以下两个模块组成，分别为半加器、或门，最后通过顶层元件例化将两部分连接起来实现全加器的功能。现代EDA技术的基本特征是采用高级语言描述，具有系统级仿真和综合能力。而VHDL语言有强大的行为描述能力和多层次的仿真模拟，程序结构 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 ，设计效率较高，同时具有支持自顶向下(Top to Down)的设计特点，在顶层进行系统的结构设计，在方框图一级用VHDL对电路的行为进行描述，并仿真和纠错，然后在系统一级进行验证，最后用逻辑综合优化工具生成具体的门级逻辑电路网表，下载到具体的CPLD器件中去。由于VHDL有良好的电 路行为描述和系统描述能力，利用VHDL语言和CPLD器件设计全加器避免了硬件电路复杂，体积体积庞大，设计死板，性能差的缺点。 h_adder:u1or2a:u3 h_adder:u2 acoaainccoutbsoacobbinbso cinsum 原理框图 三(各功能模块的实现及功能仿真 1.半加器的VHDL描述和其仿真结果。 LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; ENTITY h_adder IS PORT (a, b : IN STD_LOGIC; co, so : OUT STD_LOGIC); END ENTITY h_adder; ARCHITECTURE fh1 OF h_adder is BEGIN so <= NOT(a XOR (NOT b)) ; co <= a AND b ; END ARCHITECTURE fh1; 生成的元器件 h_adder a co b so inst1 半加器的功能仿真结果: 由仿真结果可知，仿真波形与设计要求相一致，半加器在将2个多 位二进制数相加时 ,不考虑来自低位的进位,即只将2个对应位的加数相 加。 2(或门的VHDL描述和其仿真结果 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; 生成的元器件 or2a a c b inst2 或门的功能仿真结果: 由仿真结果可知，仿真波形与设计要求相一致，实现了或门 的“全零得零，见一出一”的功能。 3.全加器顶层设计的VHDL描述和其仿真结果 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 ENTITY 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 ARCHITECTURE fd1; LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; ENTITY h_adder IS PORT (a, b : IN STD_LOGIC; co, so : OUT STD_LOGIC); END ENTITY h_adder; ARCHITECTURE fh1 OF h_adder is BEGIN so <= NOT(a XOR (NOT b)) ; co <= a AND b ; END ARCHITECTURE fh1; 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; 生成的元器件 h_adder:u1or2a:u3 h_adder:u2 acoaainccoutbsoacobbinbso cinsum全加器顶层设计的功能仿真结果: 由仿真结果可知，仿真波形与设计要求相一致，一位全加器 将2个多位二进制数相加时,除了最低位以外,每位都考虑了来自 低位的进位,即将2个对应位的加数和来自低位的进位3个数相 加. 四(总结 通过本次课程设计对全加器的设计和实现，使我积累并总结了一些经验，锻炼了独立工作和实际动手能力，加深了对计算机中的全加器工作原理的认识，提高了对复杂的综合性实践环节分析问题，解决问题，概括总结的实际工作能力，对涉及全加器项目的开发，设计过程有了初步认识。 整个设计采用VHDL语言进行描述，利用EDA工具对其进行综合，适配，和时序仿真，最终由FPGA实现。在选择仿真器和综合器类型是quartus II 中自带的仿真器和综合器。 近一周的课程设计，用VHDL语言实现的一位全加器基本设计完毕 ，其功能基本符合设计要求，能够完成二进制加法的计算。但由于时间仓促加之本人能力有限，设计中还有很多不足之处，有待进一步完善。通过自己的亲自动手，我真正看到了理论与实践之间的差距，我知道，以后的学习中，要不断完善自己的知识体系结构，注重理论与实践的结合，学会灵活运用所学知识，达到学以致用的地步。 在本次的课设中，我学到了很多东西，通过这个过程，无论在理论上还是在实践中，我的计算机水平都得到了提高，我想这对以后是很有利的。 五.参考文献: [1] 潘松,黄继业. EDA技术实用教程[M]. 北京:科学出版社.，2006. [2]刘卫东. 计算机组成原理与设计实验指导[M]. 北京:清华 大学出版社，2002. [3] 王紫婷,吴蓉, 张彩珍,等. EDA技术与应用[M].兰州: 兰州大学出版社，2003. [4] 罗力帆,常春藤,等.基于VHDL的FPGA开发快速入门?技巧?实例[M].北京:人民邮电出版社，2009.