實驗報告

實驗?zāi)康?/h3>
  • 掌握組合邏輯電路的基本分析和設(shè)計方法

  • 理解半加器和全加器的工作原理并掌握利用全加器構(gòu)成不同字長加法器的各種方法

  • 學(xué)會元件例化的方式進行硬件電路設(shè)計

  • 學(xué)會利用軟件仿真實現(xiàn)對數(shù)字電路的邏輯功能進行驗證和分析

實驗內(nèi)容

  • 設(shè)計實現(xiàn)逐次進位加法器,進行軟件仿真并在實驗平臺上測試

  • 設(shè)計實現(xiàn)超前進位加法器,進行軟件仿真并在實驗平臺上測試

  • 使用VHDL自帶的加法運算實現(xiàn)一個4位加法器

實驗源代碼

  • 逐次進位加法器
    Library IEEE;
    USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
    USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;

        entity add3 is
          port 
         (
          a   : in std_logic_vector(3 downto 0);
          b   : in std_logic_vector(3 downto 0);
          ci  : in std_logic;
          s   : out std_logic_vector(3 downto 0); 
          co  : out std_logic);
         end add3;
    
         architecture rtl of add3 is
         signal  c0,c1,c2,c3 : std_logic;
    
         begin
         s(0) <= (a(0) xor b(0)) xor (not ci);
          c1 <= ((not ci) and a(0)) or ((not ci) and b(0)) or(a(0) and b(0));
    
         s(1) <= a(1) xor b(1) xor c1;
         c2 <= (c1 and a(1)) or (c1 and b(1)) or (a(1) and b(1));
    
         s(2) <= a(2) xor b(2) xor c2;
        c3 <= (c2 and a(2)) or (c2 and b(2)) or (a(2) and b(2));
    
        s(3) <= a(3) xor b(3) xor c3;
        co <= (c3 and a(3)) or (c3 and b(3)) or (a(3) and b(3));
           end rtl;
    
  • 超前進位加法器

       LIBRARY IEEE;
       USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
       USE IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;
       ENTITY adder1 IS
       PORT(
         a1,a2,a3,a4,b1,b2,b3,b4,c0:IN STD_LOGIC;
         s1,s2,s3,s4,c4:OUT STD_LOGIC
       );
       END adder1;
    
      ARCHITECTURE behav OF adder1 IS
      BEGIN
      PROCESS(a1,a2,a3,a4,b1,b2,b3,b4,c0)
      VARIABLE c1,c2,c3:STD_LOGIC;
      BEGIN
         s1<=(a1 xor b1)xor (not c0);
         c1:=(a1 AND b1)OR((a1 OR b1)AND (not c0));
        s2<=(a2 xor b2)xor c1;
        c2:=(a2 AND b2)OR((a2 OR b2)AND a1 and b1)or ((a2 or b2)and(a1 or b1)and (not c0));
       s3<=(a3 xor b3) xor c2;
       c3:=(a3 and b3)or((a3 or b3)and a2 and b2)or((a3 or b3)and(a2 or b2)and a1 and b1)
    or((a3 or b3)and(a2 or b2)and(a1 or b1)and (not c0));
       s4<=(a4 xor b4) xor c3;
       c4<=((a4 xor b4)and(a3 xor b3)and(a2 xor b2)and(a1 xor b1)and (not c0))
     or((a4 xor b4)and(a3 xor b3)and(a2 xor b2)and a1 and b1 )
     or((a4 xor b4)and(a3 xor b3)and a2 and b2 )
      or ((a4 xor b4)and a3 and b3) 
      or (a4 and b4);
      END PROCESS;
      END behav;
    
  • VHDL自帶加法運算實現(xiàn)加法器

    library IEEE;
    USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
    USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;
    
    entity add is
        port 
         (
         a   : in std_logic_vector(3 downto 0);
         b   : in std_logic_vector(3 downto 0);
         ci  : in std_logic;
         s   : out std_logic_vector(3 downto 0); 
         co  : out std_logic);
        end add;
    
        architecture rtl of add is
        signal sint:std_logic_vector(4 downto 0);
        signal aa,bb:std_logic_vector(4 downto 0);
    
     begin
    
     aa<='0'&a;
     bb<='0'&b;
     sint<= aa+bb+ci;
     s(3 downto 0) <= sint(3 downto 0);
     co <= sint(4);
     end rtl;
    
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