硬件描述语言实验报告四位加法器..doc
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硬件描述语言实验：四位加法器实验
——实验报告
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实验名称：四位加法器实验
实验目的：进一步练习VHDL语言设计工程的建立与仿真的步骤和方法、熟悉VHDL语言基本设计实体的编写方法。
实验环境：PC个人计算机、Windows XP操作系统、Quartus II集成开发环境软件。
设计要求：设计一个四位加法器，实体名称为“adder4”,其引脚与功能分别如下表。
adder4：
端口模式 端口名 数据类型 功能逻辑表达式 说明 in
（输入） a std_logic_vector
(3 downto 0) 加数 b 加数 ci std_logic 低位进位 out
（输出） s std_logic_vector
(3 downto 0) s(0) = a (0) xor b(0) xor ci
c0= (a(0) and b(0)) or (a(0) and ci) or (b(0) and ci)
… 和 co std_logic co= (a(3) and b(3)) or (a(3) and c2) or (b(3) and c2) 高位进位
adder4_2：
端口模式 端口名 数据类型 说明 in
（输入） a std_logic_vector(3 downto 0) 加数 b 加数 ci std_logic 低位进位 out
（输出） s std_logic_vector(3 downto 0) 和 co std_logic 高位进位
adder4_3：
端口模式 端口名 数据类型 说明 in
（输入） A std_logic_vector(3 downto 0) 加数 B 加数 Ci std_logic 低位进位 out
（输出） S std_logic_vector(3 downto 0) 和 Co std_logic 高位进位
附：
其中adder4_3中的实验要求应用一位全加器按如下电路图通过结构描述方式构造四位加法器。
实验步骤：
建立工程：首先新建一个工程名为“adder4”的文件夹，其次在Quartrus II中新建同名的的工程，最后新建一个VHDL file的空白页面。
编辑代码：
adder4：
设置三个信号变量：
signal c0,c1,c2 : std_logic;
使s的每一位都为a、b对应位上以及低进位的异或：
（每一位都类似一位全加器，如0+1=1,0与1取异或结果也是1）
s(0) = a(0) xor b(0) xor ci;
使信号变量代表的中间低进位为a、b以及低进位两两取并再取或：
（如若低进位ci=0，a、b都等于1，a+b=1+1=0，进位是1，则1与1取并为1,1与0取并为0,1与0取并为0,1、0、0取或为1，及得到进位结果也是1）
c0 = (a(0) and b(0)) or (a(0) and ci) or (b(0) and ci);
……
同上，高进位取a、b最高位之和的进位即可：
co = (a(3) and b(3)) or (a(3) and c2) or (b(3) and c2);
举例：ci=0，a=0101(=5），b=1001(=9)，s=1110(=14)，从最低位看起，,s(0)=0xor1xor1=0,c0=(0and 1) or(0and1)or(1and 1)=1,以此类推，即可得到s的值
adder4_2：
在文件头部位添加库，才可使用“+”：
use ieee.std_logic_unsigned.all;
adder4_3：
③ 编译及修改错误：（sart compilation，若有错误则查看错误信息，不懂的意思可以在百度翻译中翻译得到，然后修改对应位置的错误代码）
④ 建立仿真波形并仿真：
⑤ 根据仿真结果分析设计是否正确：设置好a、b、ci的波形后，点击start simulation 按钮生成完整的结果波形图，并进行分析，看与编辑的硬件所对应的情况是否符合。
实验电路图：
代码编译完成后，点击sart compilation，若有错误修改错误，没有点击Tools-NetlistViewers-RTLViewer显示出代码对应的电路图
adder4：
adder4_2：
adder4_3：
实验仿真：
adder4：
adder4_2：
adder4_3：
仿真结果及分析：
adder4：
5+9=14，所以co=0，s=14；仿真结果符合
13+9=22，所以co=
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