超前進位加法器設計報告

1、華東交大理工學院課程設計存檔資料 成績： 華東交通大學理工學院課 程 設 計 報 告 書所屬課程名稱 EDA課程設計 題 目 超前進位加法器設計 分 院 專業(yè)班級 學號 學生姓名 指導教師 2013 年 7月 2日 目錄第一章設計內容與要求3第二章 超前進位加法器設計原理4第三章 詳細設計流程53.1.創(chuàng)建工程文件53.2.程序的編譯63.3.波形的仿真8第四章 設計結果分析12第五章 源程序代碼13第六章 心得體會15第七章 參考文獻16第一章設計內容與要求加法運算是最重要也是最基本的運算，所有的其他基本運算，如減、乘、除運算最終都能歸結為加法運算。但因為加法運算存在進位問題，使得某一位計算

2、結果的得出和所有低于他的位相關。因此為了減少進位傳輸所消耗的時間，提高計算速度，人們設計了多種類型的加法器，如跳躍進位加法器、進位選擇加法器、超前進位加法器等。本設計采用的是超前進位加法器。通過Verilog 設計一個超前8位加法器。要求在Quartus II軟件下，利用Verilog編程完成層次式電路設計，電路中的元件可以用Verilog設計也可以用庫元件連線構成再封裝。8位超前進位加法器，借助EDA工具中的綜合器，適配器，時序仿真器和編程器等工具進行相應處理。適配采用Cyclone系列的EP1C6Q240C8。要求綜合出RTL電路，并進行仿真輸入波形設計并分析電路輸出波形. 試比較并闡述數

3、據類型reg型和wire型的區(qū)別。第二章 超前進位加法器設計原理將n個全加器相連可得n位加法器，但是加法時間較長。解決的方法之一是采用“超前進位產生電路”來同時形成各位進位，從而實現(xiàn)快速加法。超前進位產生電路是根據各位進位的形成條件來實現(xiàn)的首先對于1位加法器基本位值和與進位輸出為1；如果a,b有一個為1，則進位輸出等于cin;令G=ab,P=a+b,則有：Cout=ab+(a+b)cin=G+Pcin由此可以G和P來寫出4位超前進位鏈如下（設定四位被加數和加數為A和B，進位輸入Cin,進位輸出為cout,進位產生Gi=AiBi,進位傳輸Pi=Ai+Bi）;C0=cin;C1=G0+P0C0=G

4、0+P0cinC2=G1+P1C1=G1+P1(G0+P0cin)=G1+P1G0+P1P0cinC3=G2+P2C2=G2+P2(G1+P1cin)=G2+P2G1+P2P1G0+P2P1P0cinC4=G3+P3C3=G3+P3(G2+P2C2)=G3+P3G2+P3P2G1+P3P2P1G0+P3P2P1P0cinCout=c4由超前進位鏈，各個進位彼此獨立產生，將進位級聯(lián)傳播給去掉了，因此，減小了進位產生的延遲時間。同樣可推導出下面的式子：SUM=ABCin=（AB）(A+B) CinU=GPCin本實驗中采用8位超前進位加法器第三章 詳細設計流程3.1.創(chuàng)建工程文件打開Quartus

5、 II 9.1創(chuàng)建一個工程文件adder_ahead選擇菜單File中New Project Wizard命令，在如下“工程設置”對話框中單擊右側“”按鈕，找到文件夾D:atleraquartus，選中已存盤的add_ahead.vhd的文件。單擊Next，將與工程有關的文件加入此工程。（1） 選擇仿真器和綜合器類型。都選默認的None。（2） 選擇目標芯片。（3） 工具設置。這里默認使用Quartus自含的所有設計工具。（4）結束設置。3.2.程序的編譯（1）.選擇菜單“Processing”“Start Compilation”命令，或者點擊運行編譯按鈕，啟動完全編譯，這里的完全編譯包括分

6、析與綜合、適配、裝配文件、定時分析、網編文件提取過程。如果只要進行期中的某一項編譯，可以選著“Tools”-“Compiler Tool”命令，或者點擊按鈕即可出現(xiàn)編譯工具選擇串口，共包括5個編譯工具，分別為分析與綜合器、適配器、裝配器、定時分析器、網表文件提提取器，單機每個工具前面的小圖標可單獨啟動每一個編譯器。（2）編譯完成后，會將有關的編譯信息顯示在窗口中，可查看其中的相關內容。還可以查看中和后的電路原理圖，選擇“Tools”-“Netlist Viewers”-“RTL Viewer”菜單命令，既可觀察綜合生成的RLT方式的電路原理圖，在這里我們可以看到8位超期進位加法器生成的原理圖如

7、下：8位超期進位加法器生成的原理圖：3.3.波形的仿真仿真時序，對項目進行仿真測試，也可以對項目中的某一個子模塊進行仿真，其方法是選擇菜單“Assignment”-“Wizard”-“Simulator Set Wizard”命令，在設置過程中指定仿真對象，并指定對象的仿真類型、矢量激勵源等。（1）打開波形編輯器選擇菜單“File”-“New”命令，在“New”對話框中選擇“Other File”頁中的“Vector Wave File”選項，單擊“ok”按鈕，即出現(xiàn)選擇波形按鈕；（2）輸入信號節(jié)點選擇菜單“View”-“Utility Windows”-“Node Finder”命令，出現(xiàn)對

8、話框，在“Filter”下拉列表中選擇“Pins：all”選項，再次單擊“List”按鈕，即在下面的“Nodes Found”框中出現(xiàn)本設計項目的所有端口引腳列表，從端口列表中選擇所需要的，并逐個拖到波形編輯窗口中（4）編輯輸入信號波形點擊波形編輯窗口中的全屏顯示，使用波形編輯窗口中的各種波形賦值，編輯各輸入信號的激勵波形。在仿真的時候需要設置一個合理的區(qū)域，選擇菜單“Edit”-“End Time”命令，在淡出的“Time”窗口中輸入60us.對數據的型號的格式可以選擇：Binary(二進制)，Hexadecimal(十六進制)、Octal(八進制)、Signed Decimal(有符號十進

9、制)，Unsgned Decimal(無符號十進制)。這里選擇的是Binary二進制，便于觀察結果。（5）仿真參數的設置，選擇菜單“Assignments”“Setting”命令，在彈出的對話框選擇“Simulator Setting”項下的“Mode”,以選擇仿真模式，仿真模式有功能仿真模式和時序仿真模式，這里選擇功能仿真。（6）觀察仿真結果選擇菜單“Processing”-“Start Simulation”命令，即啟動仿真器工作。仿真完畢后，可以通過輸出波形，檢驗所設計電路的功能是否正確。8位超前進位的功能輸出波形圖：第四章 設計結果分析輸入a0010011000100111輸入 b00

10、101011001010111cin0101sum01101000011010010110101001101011結果中顯示是正常的，8位超前進位加法器得到成功的實現(xiàn)8位超前進位器綜合后的RTL級原理圖第五章 源程序代碼8位超前進位加法器module add_ahead(sum,cout,a,b,cin);input7:0 a,b;input cin;output7:0 sum;output cout;wire7:0 G,P;wire7:0 C,sum;assign G0=a0&b0;assign P0=a0|b0;assign C0=cin;assign sum0=G0P0C0;as

11、sign G1=a1&b1;assign P1=a1|b1;assign C1=G0|(P0&cin);assign sum1= G1P1C1;assign P2=a2&b2;assign C2=G1|(P1&C1);assign sum2=G2P2C2;assign G3=a3&b3;assign P3=a3|b3;assign C3=G2|(P2&C2);assign sum3=G3P3C3;assign G4=a4&b4;assign P4=a4|b4;assign C4=G3|(P3&C3);assign sum4=G2P

12、2C2;assign G5=a5&b5;assign P5=a5|b5;assign C5=G4|(P4&C4);assign sum5=G5P5C5;assign G6=a6&b6;assign P6=a6|b6;assign C6=G5|(P5&C5);assign sum6=G6P6C6;assign G7=a7&b7;assign P7=a7|b7;assign C7=G6|(P6&C6);assign sum7=G7P7C7;assign cout=G7|(P7&C7);endmodule第六章 心得體會本學期學習了EDA技術與

13、Vertlog技術，對EDA技術應用有了一些了解，在如今生活在這個數字化和信息化時代，數字產品的廣泛應用越來越多。EDA技術的使用在我們生活中息息相關，發(fā)現(xiàn)了EDA的強大功能。系統(tǒng)系設計，混合電路設計，綜合仿真的設計，數字電路設計，版圖設計，PCB板設計，PLD開發(fā)，高速電路設計，模擬電路設計等應用。這次課設中用到的Quartus 軟件，在安裝過程中遇到不能仿真，后來下載了9.11版本得到解決。Quartus 進行EDA開發(fā)包括設計輸入，編譯，仿真，編程和驗證，自己通過設計8位超前加法器對Quartus 軟件的應用也得到了一定的掌握。在編譯的過程中遇到一些不能編譯，通過網上找資料，和同學的討論得到了一定的了解，通過軟件的設置和通過編譯錯誤的提示來更改錯誤，對設計的原理有了更深的理解。同時也發(fā)現(xiàn)遇到問題不要急著馬上就向同學尋求幫助，我們自己可以認真地獨立思考，想想問題哪里出錯了，這樣自己才會有不斷地提高。認識淶源于實踐實踐是用于檢驗真理