四位加法器设计1

1、课程设计报告课程设计题目： 四位加法器设计 姓 名：学 号: 专 业: 电子信息工程班 级:指导教师: 2012年 11月9日目 录一 引言11.1 课程设计的目的11.2 设计的基本内容1二 eda简介22.1 eda简介2三 设计过程33.1加法器原理33.2加法器的设计3四 总图4六 参考文献61 引言eda（electronicdesign automatic）技术的应用引起电子产品及系统开发的革命性变革。vhdl语言作为可编程逻辑器件的标准语言描述能力强，覆盖面广，抽象能力强，在实际应用中越来越广泛。1.1 设计的目的 本次设计的目的就是在掌握eda实验开发系统的初步使用基础上，了解

2、eda技术，了解并掌握vhdl硬件描述语言的设计方法和思想，通过学习的vhdl语言结合电子电路的设计知识理论联系实际，掌握所学的课程知识，学习vhdl基本单元电路的综合设计应用。通过对四位二进制加法器和四位二进制乘法器的设计，巩固和综合运用所学课程，加深对数字电路和vhdl基本单元的理解，理论联系实际，提高设计能力，提高分析、解决计算机技术实际问题的独立工作能力。通过课程设计深入理解vhdl语言的精髓，达到课程设计的目标，加法器的设计可以加深对门电路的理解，乘法器的设计可以使对计算机怎样工作有了更深了解。1.2 设计的基本内容本文是设计的一个四位二进制加法器和四位二进制乘法器。四位二进制加法器

3、使用门电路构成，用vhdl语言对其实现。乘法器使用vhdl语言里的乘法运算符实现，使用数码管动态显示一个三位数结果。然后用vhdl语言编写相应的程序，在计算机上实现，最后进行了加法器和乘法器的仿真分析。2 eda简介2.1 eda简介eda是电子设计自动化（electronic design automation）缩写，是90年代初从cad（计算机辅助设计）、cam（计算机辅助制造）、cat（计算机辅助测试）和cae（计算机辅助工程）的概念发展而来的。eda技术是以计算机为工具，根据硬件描述语言hdl（ hardware description language）完成的设计文件，自动地完成逻辑

4、编译、化简、分割、综合及优化、布局布线、仿真以及对于特定目标芯片的适配编译和编程下载等工作。典型的eda工具中必须包含两个特殊的软件包，即综合器和适配器。综合器的功能就是将设计者在eda平台上完成的针对某个系统项目的hdl、原理图或状态图形描述，针对给定的硬件系统组件，进行编译、优化、转换和综合，最终获得我们欲实现功能的描述文件。综合器在工作前，必须给定所要实现的硬件结构参数，它的功能就是将软件描述与给定的硬件结构用一定的方式联系起来。也就是说，综合器是软件描述与硬件实现的一座桥梁。综合过程就是将电路的高级语言描述转换低级的、可与目标器件fpga/cpld相映射的网表文件。适配器的功能是将由综

5、合器产生的王表文件配置与指定的目标器件中，产生最终的下载文件，如jed文件。适配所选定的目标器件（fpga/cpld芯片）必须属于在综合器中已指定的目标器件系列。硬件描述语言hdl是相对于一般的计算机软件语言，如：c、pascal而言的。hdl语言使用与设计硬件电子系统的计算机语言，它能描述电子系统的逻辑功能、电路结构和连接方式。设计者可利用hdl程序来描述所希望的电路系统，规定器件结构特征和电路的行为方式；然后利用综合器和适配器将此程序编程能控制fpga和cpld内部结构，并实现相应逻辑功能的的门级或更底层的结构网表文件或下载文件。目前，就fpga/cpld开发来说，比较常用和流行的hdl主

6、要有abel-hdl、ahdl和vhdl。3 设计规划过程3.1 加法器的原理加法器是运算电路的核心。计算机中实现减法、乘法和除法都要最终转化成加法来运算。 本实验才没有用vhdl语言中的加法运算符。而是用基本门电路来实现的。一方面可以提高运算速度，另一方面可以使我们加深对数字电路的认识。图3.1所示是四位二进制加法器的原理框图。output input inputa0b0a coutb scina coutb scina coutb scina1b1a2b2a3b3s0a coutb scins1s2couts3图3.1 加法器系统框图3.2加法器的设计四位二进制加法器实现后，利用eda工具

7、对各模块进行了时序仿真（timing simulation），其目的是通过时序可以更清楚的了解程序的工作过程。 1位全加器的程序：module add4_bin(cout,sum,ina,inb,cin);input cin; input3:0 ina,inb;output3:0 sum; output cout;assigncout,sum=ina+inb+cin;endmodule4 总图程序截图rtl级综合结果门级综合视图时序仿真参考文献1david a.patterson.计算机组成和设计m.清华大学出版社,2003年12月2william stallings.计算机组织与结构m.高等

8、教育出版社,2001年8月3 曾繁泰,陈美金.vhdl程序设计m.清华大学出版社,20014 潘松.vhdl实用教程m.电子科技大学出版社,20005王爱英.计算机组成与结构m.清华大学出版社.2001年2月东华理工大学长江学院课程设计评分表学生姓名： 班级： 学号：课程设计题目：四位加法器设计项目内容满分实 评选题能结合所学课程知识、有一定的能力训练。符合选题要求（6人一题）10工作量适中，难易度合理10能力水平能熟练应用所学知识，有一定查阅文献及运用文献资料能力10理论依据充分，数据准确，公式推导正确10能应用计算机软件进行调试、资料搜集录入、加工、排版、制图等10能体现创造性思维，或有独特见解10成果质量总体设计正确、合理，各项技术指标符合要求。10说明书综述简练完整，概念清楚、立论正确、技术用语准确