FPGA一位全加器设计实验报告

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1、题目：1位全加器的设计一．实验目的1.熟悉QUARTUSII软件的使用；2.熟悉实验硬件平台的使用；3.掌握利用层次结构描述法设计电路。二．实验原理由于一位全加器可由两个一位半加器与一个或门构成，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ain,bin,cin信号可采用实验箱上SW0,SW1,SW2键作为输入，并将输入的信号连接到红色LED管LEDR0,LEDR1,LEDR2上便于观察，sum,cout信号采用绿色发光二极管

2、LEDG0,LEDG1来显示。三．实验步骤1.在QUARTUSII软件下创建一工程，工程名为full_adder，芯片名为EP2C35F672C6；2.新建Verilog语言文件，输入如下半加器Verilog语言源程序；modulehalf_adder(a,b,s,co);inputa,b;outputs,co;wires,co;assignco=a&b;assigns=a^b;Endmodule3.保存半加器程序为half_adder.v，进行功能仿真、时序仿真，验证设计的正确性。其初始值、功能仿真

3、波形和时序仿真波形分别如下所示4.选择菜单File→Create/Update→CreateSymbolFilesforcurrentfile，创建半加器模块；5.新建一原理图文件，在原理图中调用半加器、或门模块和输入，输出引脚，按照图1所示连接电路。并将输入ain,bin,cin连接到FPGA的输出端，便于观察。完成后另保存full_adder。电路图如下6.对设计进行全编译，锁定引脚，然后分别进行功能与时序仿真，验证全加器的逻辑功能。其初始值、功能仿真波形和时序仿真波形分别如下所示7.下载采用JA

4、TG方式进行下载，通过SW0,SW1,SW2输入，观察LEDR[0]，LEDR[1]，LEDR[2]，LEDG[0]，LEDG[1]亮灭验证全加器的逻辑功能。波动波动开关并观察红色、绿色LED的变化，验证设计的正确性。结果验证正确。四．思考题1.为什么在实验步骤3中，将半加器保存为half_adder，可否保存为full_adder？答：不能，因为在程序中，modulehalf_adder(a,b,s,co)已经给程序定义了一个名字叫half_adder，VHDL语言中，要求程序名与实体名一致，因此保

5、存的文件名必须和程序名一致，否则在编译程序的时候就会出现错误。2.对电路进行功能仿真与时序仿真时，发现二者有什么样的区别？答：功能仿真就是将综合后的VHDL网表文件再送到VHDL仿真器中所进行仿真。这时的仿真仅对VHDL描述的逻辑功能进行测试模拟，以了解其实现的功能是否满足原设计的要求，仿真过程不涉及具体器件特性，如延时特性。时序仿真就是将布线器/适配器所产生的VHDL网表文件送到VHDL仿真器中所进行的仿真。该仿真已将器件特性考虑进去了，因此可以得到精确的时序仿真结果。总而言之，功能仿真不需要综合，

6、所以也不需要延时，时序仿真要走完整个电路要计算各个模块的时延，所以要延时。3.什么要进行引脚锁定？答：每种芯片的不同引脚（pin）对应着不同的功能。比如，有的引脚对应着发光二极管，有的是数码管的控制端，有的是输入时钟；FPGA一般都有几百个管脚，我们的设计也会有很多管脚，进行引脚锁定，编引脚接到到了FPGA的哪一个管脚上，如果不进行引脚锁定，编译，下载后就无法知道你设计的模块中的哪一个信号练到了FPGA的哪一个管脚上。如果只是进行编译，综合，并不下载，就不需要引脚锁定，如果想把程序编译综合后下载到FP

7、GA去运行，就必须进行引脚锁定，锁定后重新编译综合，然后下载，验证。4.采用层次结构法描述电路有什么样的优点？答：可以大大降低设计成本，缩短设计周期；极大地简化设计文档的管理；提高大规模系统电子设计的自动化程度；设计者拥有完全的自主权，再无受制于人之虞；良好的可移植与可测试性，为系统开发提供可靠的保证；能将所有设计环节纳入统一的自顶向下的设计方案中；在系统板设计结束后仍可利用计算机对硬件系统进行完整的测试。