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FPGA 第8讲简单组合逻辑--半加器

article 2024/11/17 23:41:18

时间：2024.11.16

一、学习内容

1.半加器

数字电路中加法器是经常用到的一种基本器件，主要用于两个数或者多个数的加和，加法器又分为半加器（half adder）和全加器（full adder）。

半加器电路是指对两个输入数据位相加，输出一个结果位和进位，没有进位输入的加法器电路。是实现两个一位二进制数的加法运算电路。

2.全加器

全加器是在半加器的基础上的升级版，除了加数和被加数加和外还要加上上一级传进来的进位信号。

3.实验目标

设计并实现一个半加器，使用开发板上的按键 KEY1、KEY2 作为被加数输入，选择开发板上的 LED 灯 D6 表示相加和的输出，LED 灯 D7 表示进位输出。

4.原理图

征途 Pro 开发板的按键未按下时为高电平、按下后为低电平；LED 灯则为低电平点亮。

二、实验

1.准备工作

建立文件夹存放工程，建立文件体系

2.绘制波形图和模块框图

模块框图

根据功能分析，该工程只需实现一个半加器的功能，所以设计成一个模块即可。模块
命名 half_adder，半加器由两个 1bit 的加数，分别命名为 in1 和 in2，输出也有两个信号，
为什么会是两个呢？我们不要忘记两个数加和后除了求得的“和”以外会有“进位”的情
况，这里我们把进位信号单独拉出来，所以输出就有两个信号，分别为 1bit 的 sum 和 cout
信号，该模块的功能是实现输入任意两个 1bit 加数的组合都能求得正确的和与进位值。

波形图

3.编写代码

module half_adder
(
 input  wire   in_1,
 input  wire   in_2,
 output wire   sum,
 output wire   count


);
//用assign语句进行赋值，同时利用位拼接
assign {count,sum}= in_1 +in_2;
endmodule

4.仿真验证

`timescale 1ns/1ns
module tb_half_adder ();
//定义两个模拟输入信号，定义两个wire类型的输出信号
wire sum;
wire count;
reg in_1;
reg in_2;

//输入信号的初始化
initial
begin
in_1 <= 1'b0;
in_2 <= 1'b0;
end
always #10 in_1 <={$random}%2;
always #10 in_2 <={$random}%2;
//为了便于观察，添加系统函数
initial
begin
   $timeformat(-9,0,"ns",6);//时间函数
   $monitor("@time :%t:in_1=%b,in_2=%b,sum=%b,count=%b",$time,in_1,in_2,sum,count);
end
//模块的实例化
half_adder half_adder_inst
(
 .in_1 (in_1),
 .in_2 (in_2),
 .sum  (sum),
 .count(count)
);
endmodule