實驗2：1位全加器

• （1）熟悉和掌握FPGA開發流程和Lattice Diamond軟件使用方法；

• （2）通過實驗理解基本邏輯門電路；

• （3）學習在Verilog HDL語言中實例化基本邏輯單元，用結構化描述電路的方法。

用與非門和異或門設計一個1位全加器電路，然后在實驗板上實現自己設計的邏輯電路，并驗證是否正確。

在將兩個多位二進制數相加時，除了最低位以外，每一位都應該考慮來自低位的進位，即將兩個對應位的加數和來自低位的進位三個數相加。這種運算稱為全加，所用的電路稱為全加器。按照二進制加法運算規則，可以得到如下表所示全加器真值表。其中，A、B是兩個加數，CI是來自低位的進位，S是相加的和，CO是向高位的進位。將S、CO和A、B、CI的關系寫成邏輯表達式則得到：

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

1位全加器程序清單adder1.v

   module adder1    (
      input wire a,           //輸入的低位進位及兩個加數cin、a、b
      input wire b,
      input wire cin,
      output wire sum,        //輸出的和與進位
      output wire cout    );
      wire 		s1,s2,s3;   //定義中間變量
    xor (s1,a,b);                 //調用基本異或門
    xor (sum,s1,cin);
    nand (s2,a,b);		//調用基本與非門
    nand (s3,s1,cin);
    and  (cout,s2,s3); 
  endmodule 
 

1. 打開Lattice Diamond，建立工程。

2. 新建Verilog HDL設計文件，并鍵入設計代碼。

3. 綜合并分配管腳，將輸入信號cin、a、b分配至撥碼開關，將輸出信號sum、cout分配至板卡上的LED。cin/M7,a/M8,b/M9,sum/N13,cout/M12

4. 構建并輸出編程文件，燒寫至FPGA的Flash之中。

5. 按下對應按鍵，觀察輸出結果。