eda技术课程设计-基于fpga的八位加法器

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1、课程实训报告课程名称EDA技术设计题目基于FPGA的八位加法器院系名称机械电子工程学院专业班级电子信息工程2014级姓名学号成绩指导教师2016年12月目录1、设计目的、要求-2-1.1、设计目的-2-1.2、系统设计要求-2-2、设计原理及相关硬件-3-2.1、系统设计方案及原理-3-2.2、硬件原理-3-3、主要模块设计-5-3.1、模块Key-led-5-3.2、模块Adder-6-4、系统编译及仿真过程-6-4.1、系统编译-6-4.2、仿真-7-5、硬件验证过程和分析-8-5.1、引脚设置和保护-8-5

2、.2、硬件下载-8-5.3、硬件测试结果及分析-9-6、实验参考程序-9-6.1、模块key_led-9-6.2、模块adder4b-13-6.3、模块adder8b-14-总结-15-参考文献-0-附录-1-1、设计目的、要求1.1、设计目的(1)了解并掌握一般设计方法，具备初步的独立设计能力；(2)掌握用VerilogHDL语言程序的基本技能；(3)提高综合运用所学的理论知识独立分析和解决问题的能力；(4)进一步掌握EDA技术的开发流程；(5)学习较复杂的数字系统设计方法。(6)掌握QuartusⅡ软件系统的

3、安装及基本使用方法。(7)掌握EDA技术的层次化设计方法。(8)掌握原理图输入方法。(9)掌握8位并行加法器的设计原理。1.2、系统设计要求设计一个8位二进制并行加法器，它由两个4位二进制并行加法器级联而成。要求加数、被加数、和都在数码管上以十进制数显示出来。系统提供50MHZ频率的时钟源。工具介绍：软件：QuartusⅡ，是一综合设计环境，被称为SOPC（可编程单片系统）升级环境，它承接了原来Maxplus3Ⅱ的全部设计功能和器件对象外还增加了许多新功能和新的FPGA器件系列，包括一些适用于SOPC开发的大规模

4、器件。相对于上述EDA工具，QuartusⅡ含有许多更具特色和更强的实用功能，大致有以下几点：（1）QuartusⅡ与MATLAB/Simulink和Altera的DSPBuilder，以及第三方的综合器和仿真器相结合，用于开发DSP硬件系统；（2）QuartusⅡ与SOPCBuilder结合用于开发Nios嵌入式系统；（3）QuartusⅡ含实时调试工具、嵌入式逻辑分析式SignalTapⅡ。（4）QuartusⅡ含一种十分有效的逻辑设计优化技术，即设计模块在FPGA中指定区域内的逻辑锁定功能，LogicLoc

5、k技术。硬件：计算机；MagicSOPC创新教学实验开发平台EL教学实验箱核心板PowerSOPC-2C35上所用FPGA为Altrea公司CycloneII系列的EP2C35F672C8，包含33216个逻辑单元（LEs），bits的片上RAM，还有475个用户可用I/O口，封装为672-PinFPGA。2、设计原理及相关硬件2.1、系统设计方案及原理加法器是数字系统中的基本逻辑器件。多位加法器的构成有两种方式：并行进位和串行进位方式。并行进位加法器设有并行进位产生逻辑，运算速度快；串行进位方式是将全加器级联构

6、成多位加法器。在数字信号处理的快速运算电路中常常用到多位数字的加法运算，这时需要用到并行加法器。并行加法器比串行加法器快得多，电路结构也不太复杂。本实验中的8位加法器采用两个4位二进制并行加法器级联而成。该设计的顶层原理图如图2.1所示，主要由Key_led和adder8b两个模块组成。图2-1逻辑原理图2.2、硬件原理1、按键、LED硬件原理主板上具有8个独立按键和8个独立LED，电路如图2.2所示，电路中低电平表示按键按下，低电平点亮LED。图2-2按键及LED电路2、七段动态显示数码管硬件原理主板上七段数码

7、管采用了两种方式，一种是动态显示，另一种是静态显示。动态显示的电路如图2.3所示，RP18和RP20是段码上的限流电阻，位码由于电流较大，采用了三极管驱动。从电路可以看出，数码管是共阳的，当位码驱动信号为0时，对应的数码管才能操作；当段码驱动信号为0时，对应的段码点亮。图2-3七段动态显示数码管电路3、主要模块设计3.1、模块Key-led1、功能说明按Key1-Key4，对应的数码管1-4的数加1，并由hex【15:0】输出,按下Key5-Key8，对应的发光二极管LED1-LED4的状态改变一次，并由bin【

8、3:0】输出。LED5-LED8的状态由ledin【3：0】决定，数码管5-8的显示数由data【15:0】决定.图3-1按键原理图2、模块说明：Clock：系统时钟输入（50MHz）;Key【7:0】:按键输入（Key1-Key8）；ledin【3：0】：LED指示输入端（分别接LED5-LED8,高电平“1”LED亮）；data【15:0】：数码管显示输入端（经七段译