实例一 QUARTUS IIQUARTUS II

8 位加法器的设计

八位加法器设计

在设计之前，我们先来熟悉一下怎样在 Quartus II 环境下怎样建立工程。

* 首先建立工作库目录，以便存储工程项目设计文件。

* 在建立了文件夹后就可以将设计文件通过 Quartus II 的文本编辑器编辑并存盘，步骤如下：（ 1 ）新建一个文件夹。首先可以利用 Windows 资源管理器，新建一个文件夹。这里本项设计的文件夹取名为 ADDER8B ，在 D 盘中，路径为 d:\DXB 。

八位加法器设计

（ 2 ）输入源程序。打开 QuartusII ，选择菜单 File→New 。在 New 窗口中的 Device Design Files 中选择编译文件的语言类型，这里选择“ VHDL File” （如图 1-1 所示）。然后在 VHDL 文本编译窗中输入 8 位加法器的源程序。

（ 3 ）文件存盘。选择 File→Save As 命令，找到已设立的文件夹 d:\DXB ，存盘文件名应该与实体名一致，即 DXB.vhd 。当出现问句“ Do you want to create… ” 时，单击“是”按钮，则直接进入创建工程流程。

注意

八位加法器设计：

图 1-1

创建工程（ 1 ）打开建立新工程管理窗。选择菜单 File→New Preject Wizard 命令，即弹出“工程设置”对话框

单击此对话框最上一栏右侧的“… ”按钮，找到文件夹 d:\cnt10b ，选中已存盘的文件 cnt10.vhd （一般应该设顶层设计文件为工程），再单击“打开”按钮，即出现如图 4-2 所示的设置情况。其中第一行的 d:\cnt10b 表示工程所在的工作库文件夹；第二行的 cnt10 表示此项工程的工程名，工程名可以取任何其他的名，也可直接用顶层文件的实体名作为工程名，在此就是按这种方式取的名；第三行是当前工程顶层文件的实体名，这里即为 cnt10 。

创建工程

创建工程（ 2 ）将设计文件加入工程中。单击下方的 Next 按钮，在弹出的对话框中单击 File 栏的按钮，将与工程相关的所有 VHDL 文件（如果有的话）加入进此工程，即得到如图所示的情况。此工程文件加入的方法有两种：第 1 种是单击 Add All 按钮，将设定的工程目录中的所有 VHDL 文件加入到工程文件栏中；第 2 种方法是单击“ Add … ”按钮，从工程目录中选出相关的 VHDL 文件。

创建工程

设计思路 并行进位多位加法器的构成方式 串行进位

* 设 有 进 位 产 生 逻

辑

* 运 算 速 度 快

* 占 用 更 多 资 源

* 将 全 加 器 级 联 而

成

* 运 算 速 度 较 慢

* 占 用 资 源 较 少

4 位二进制并行加法器和串行级联加法器所占空间相当，考虑到时间和空间问题，本设计中的 8 位二进制加法器由两个 4 位二进制并行加法器级联而成。

首先，我们来分析 4 位并行加法器的原理图和源程序代码：

加数加数被加数被加数

低位进位低位进位 和和

溢出进位溢出进位

4 位二进制并行加法器的源程序 ADDER4B.VHD

注意：文件名取为实体名，扩展名为 .vhd

库文件的使用

定义输入端口定义输出端口

定义一个名字为 ART 的

结构体

实体 : 描述了各信号端口的性质C4 ：低位来的进位（输入端口）A4 ： 4 位加数（输入端口）B4 ： 4 位被加数（输入端口）S4 ： 4 位和（输出端口）CO ： 4 位输出（输出端口）

因为两个 4 位二进制相加，可能产生进位。所以必须将 4 位加数和被加数扩充为 5 位，为进

位提供空间

了解完 4 位二进制并行加法器的工作原理之后，我们再来分析 8 位二进制加法器就容易很多了。基本的逻辑框架都差不多，只是创建的结构体内要对原件 ADDER4B 进行调用。

下面我们来详细的分析如何将两个 4 位二进制并行加法器级联而成 8 位二进制加法器。

8 位被加数8 位被加数

8 位加数8 位加数

进位进位 8 位和8 位和

溢出进位溢出进位

8 位二进制加法器的源程序 ADDER8B.VHD

类似于 4 位二进制加法器， 8 位二进制也要定义一个实体，名

为 ADDER8B

对调用的元件 ADDER4B 的界面端

口进行定义

安装一个 4位二进制加

法器 U1

安装另外一个 4 位二进

制加法器 U2

8 位二进制加法器可以由两个 4 位二进制加法器级联而成，由此，我们也可以类似的设计 16 位二进制加法器、 32 位二进制加法器。只要将已有的元件级联在一起就行了。