八位加法器仿真波形图设计解析

　　8位全加器可由2个4位的全加器串联组成，因此，先由一个半加器构成一个全加器，再由4个1位全加器构成一个4位全加器并封装成元器件。加法器间的进位可以串行方式实现，即将低位加法器的进位输出cout与相临的高位加法器的最低进位输入信号cin相接最高位的输出即为两数之和。最后一个Cout输出进位，D8显示。

　　

　　时序仿真

　　1、建立波形文件。为此设计建立一个波形测试文件。选择File项及其New，再选择右侧New窗中的vector Waveform file项，打开波形编辑窗。

　　2、输入信号节点。在波形编辑窗的左方双击鼠标，在出现的窗口中选择Node finder，在弹出的窗口中首先点击List键，这时左窗口将列出该项设计所以利用中间的“=》”键将需要观察的信号选到右栏中。

　　3设定仿真时间宽度。选择edit项及其End time选项，在End time选择窗中选择适当的仿真时间域，本次实验由于是八位的全加器，为避免延迟太大不利于显示，可将End Time 设置为50ms，以便有足够长的观察时间和便于分析的波形仿真波形图。

　　4、波形文件存盘。选择File项及其Save as选项，按OK键即可。存盘窗中波形文件名是默认的（这里是adder.scf所以直接存盘即可。

　　5、运行仿真器。点击processing中的Start simulation选项，如图是仿真运算完成后的时序波形。注意，刚进入如图所示的窗口时，应该将最下方的滑标拖向最左侧，以便可观察到初始波形。

　　仿真波形图：

　

　　分组后的仿真图：

　　

　　实现步骤

　　1.首先为此工程建立一个放置与此工程相关的所有文件的文件夹，认为工作库（Work Library）。本项设计我的文件夹取名为8位全加器。

　　2. 选FileNew，在弹的New对话框中选择Device Design Files 页的原理图文件编辑输入项Block diagram\Schematic File，画半加器原理图。 3. 另存自己的工程，将已设计好的图文件命名为：h_adder.bdf，并保存在此文件夹内。编译通过之后，将该半加器封装入库待设计1位全加器的时候调用。

　　

　　4. 利用封装后的半加器画1位的全加器，并封装成元器件。

　　

　　5. 利用封装后的1位全加器，将4个1位全加器串行，画4位的全加器，并封装成元器件。

　　

　　6. 将2个4位全加器元器件串行，按照实验原理设计8位全加器。

　　7．运行并调试成功。

　　8. 锁引脚，

　　9. 连接USB。

　　

　　按START运行。

　　VHDL源程序

　　4位二进制并行加法器的源程序ADDER4B.VHD --ADDER4B.VHD LIBRARY IEEE;

　　USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;

　　USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL; ENTITY ADDER4B IS

　　PORT（C4： IN STD_LOGIC;

　　A4： IN STD_LOGIC_VECTOR（3 DOWNTO 0）; B4： IN STD_LOGIC_VECTOR（3 DOWNTO 0）;

　　S4： OUT STD_LOGIC_VECTOR（3 DOWNTO 0）; CO4： OUT STD_LOGIC）; END ENTITY ADDER4B;

　　ARCHITECTURE ART OF ADDER4B IS

　　SIGNAL S5： STD_LOGIC_VECTOR（4 DOWNTO 0）; SIGNAL A5， B5： STD_LOGIC_VECTOR（4 DOWNTO 0）; BEGIN

　　A5《=‘0’& A4; B5《=‘0’& B4; S5《=A5+B5+C4;

　　S4《=S5（3 DOWNTO 0）; CO4《=S5（4）;

　　END ARCHITECTURE ART； --ADDER8B.VHD LIBRARY IEEE;

　　USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;

　　USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL; ENTITY ADDER8B IS

　　PORT（C8:IN STD_LOGIC;

　　A8:IN STD_LOGIC_VECTOR（7 DOWNTO 0）; B8:IN STD_LOGIC_VECTOR（7 DOWNTO 0）; S8:OUT STD_LOGIC_VECTOR（7 DOWNTO 0）; CO8:OUT STD_LOGIC）; END ENTITY ADDER8B;

　　ARCHITECTURE ART OF ADDER8B IS COMPONENT ADDER4B IS PORT（C4:IN STD_LOGIC;

　　A4:IN STD_LOGIC_VECTOR（3 DOWNTO 0）; B4:IN STD_LOGIC_VECTOR（3 DOWNTO 0）; S4:OUT STD_LOGIC_VECTOR（3 DOWNTO 0）; CO4:OUT STD_LOGIC）; END COMPONENT ADDER4B; SIGNAL SC:STD_LOGIC; BEGIN

　　U1:ADDER4B

　　PORT MAP（C4=》C8，A4=》A8（3 DOWNTO 0），B4=》B8（3 DOWNTO 0）， S4=》S8（3 DOWNTO 0），CO4=》SC）; U2:ADDER4B

　　PORT MAP（C4=》SC，A4=》A8（7 DOWNTO 4），B4=》B8（7 DOWNTO 4）， S4=》S8（7 DOWNTO 4），CO4=》CO8）; END ARCHITECTURE ART;

　　在程序调试和仿真时，我们要使用自底向上的方法进行，也就是对于含有多个模块的设计，我们要先从底层模块进行调试和仿真，再进行更高层次模块的调试和仿真，最后进行顶层模块的调试与仿真。下图分别使用Quartus II 8.0对ADDER4B和ADDER8B进行时序仿真的结果。

　　

　　ADDER4B的时序仿真结果

　

　　ADDER8B的时序仿真结果

　　逻辑综合分析

　　下面是使用Quartus II 8.0进行逻辑综合ADDER8B的RTL视图；对ADDER8B的RTL视图中ADDER4B进行展开的视图；使用Quartus II 8.0对ADDER8B进行逻辑综合后的资源使用情况

　　

　　ADDER8B综合后的RTL视图

　　

　　ADDER8B综合后的RTL视图中将ADDER4B展开后的视图