实验目的

  • (1)熟悉和掌握FPGA开发流程和Lattice Diamond软件使用方法;
  • (2)通过实验理解基本逻辑门电路;
  • (3)学习在Verilog HDL语言中实例化基本逻辑单元,用结构化描述电路的方法。

实验任务

用与非门和异或门设计一个1位全加器电路,然后在实验板上实现自己设计的逻辑电路,并验证是否正确。

实验原理

在将两个多位二进制数相加时,除了最低位以外,每一位都应该考虑来自低位的进位,即将两个对应位的加数和来自低位的进位三个数相加。这种运算称为全加,所用的电路称为全加器。按照二进制加法运算规则,可以得到如下表所示全加器真值表。其中,A、B是两个加数,CI是来自低位的进位,S是相加的和,CO是向高位的进位。将S、CO和A、B、CI的关系写成逻辑表达式则得到:

S=CI’A’B+CI’AB’+CIA’B’+CIAB=A⊕B⊕CI
CO=CI’AB+CIA’B+CI’AB’+CIAB=AB+AC+BC


逻辑电路(使用与非门和异或门构成)

Verilog HDL建模描述

1位全加器程序清单adder1.v

 
  module adder1
    (
      input wire a,           //输入的低位进位及两个加数cin、a、b
      input wire b,
      input wire cin,
      output wire sum,        //输出的和与进位
      output wire cout
    );
      wire 		s1,s2,s3;   //定义中间变量
    xor (s1,a,b);                 //调用基本异或门
    xor (sum,s1,cin);
    nand (s2,a,b);		//调用基本与非门
    nand (s3,s1,cin);
    and  (cout,s2,s3); 
  endmodule
 
 

实验步骤

  1. 打开Lattice Diamond,建立工程。
  2. 新建Verilog HDL设计文件,并键入设计代码。
  3. 综合并分配管脚,将输入信号cin、a、b分配至拨码开关,将输出信号sum、cout分配至板卡上的LED。cin/M7,a/M8,b/M9,sum/N13,cout/M12
  4. 构建并输出编程文件,烧写至FPGA的Flash之中。
  5. 按下对应按键,观察输出结果。