FPGA——4位全加器及3-8译码器的实现

一、全加器

• 全加器的定义：

  全加器英语名称为full-adder，是用门电路实现两个二进制数相加并求出和的组合线路，称为一位全加器。一位全加器可以处理低位进位，并输出本位加法进位。多个一位全加器进行级联可以得到多位全加器。常用二进制四位全加器74LS283。

• 一位全加器的真值表：

  

1、Verilog实现四位全加器

• 创建工程项目

  启动 Quartus II 软件，选择File->New Project Wizard，在出现的界面下先Next，填写工程的路径和名称，然后接着Next，直到出现下面界面并进行相应操作。接着一路Next，直到Finish，完成工程的创建。
  

• 创建Verilog文件

  

• 代码实现

  module full_adder4(
      input[3:0] a,b,
      input cin,
      output[3:0] sum,
      output cout
  );
      assign{cout,sum} = a+b+cin;
  endmodule
  

  保存并编译文件

  

• RTL电路图

  通过tool->Netlist Viewers->RTL Viewer,查看电路图

  

• 波形仿真

  创建一个向量波形文件，选择菜单项 File→New->VWF

  

  添加信号

  

2、下载测试

下载烧录前需要进行 USB Blaster 驱动，驱动方式为先给ED2-115开发板通电并用包装盒里的 USB 电缆将 PC 的 USB 端口和 DE2-115 开发板的 USB Blaster 连接器连接起来。 再打开控制面板中的设备管理器，找到Altera USB-Blaster，右键更新驱动，手动添加驱动 ，找到 …\quartus\drivers，例如我的位于E:\Quartus_18\quartus\drivers，出现以下界面说明驱动成功。

• 芯片引脚配置表

• 配置引脚

  使用9个SW作为输入信号，4个LED作为输出信号

  

  设置好接口，编译通过后点击tools->Programmer,进行相关下载烧录操作（前提是已安装好驱动）。

  

• 测试结果

二、3-8译码器

• 三八译码器的输入信号有三个，相当于有八个二进制编码可以输入，每个输入都对应着一个输出信号，其真值表如下图所示：

  

1、Verilog实现3-8译码器

创建项目的过程与上类似。

• 代码实现

module decoder_3_8(a,b,c,out);
    input a,b,c;
    output [7:0] out;
    reg [7:0] out;
    always @(a,b,c) begin
        case({a,b,c})
        3'b000:out=8'b0000_0001;
        3'b001:out=8'b0000_0010;
        3'b010:out=8'b0000_0100;
        3'b011:out=8'b0000_1000;
        3'b100:out=8'b0001_0000;
        3'b101:out=8'b0010_0000;
        3'b110:out=8'b0100_0000;
        3'b111:out=8'b1000_0000;
        endcase
    end
endmodule

• RTL电路图

  

• 波形仿真

  

2、7段数码管显示3-8译码器

• 芯片引脚表

• 配置引脚

  

• 测试结果

三、总结

通过本次实验，学会了使用Verilog语言来实现四位全加器及三八译码器的设计，并下载到DE2-115板子上进行测试，其结果都符合预期。由于是第一次接触到DE2-115，所以实验过程不太熟悉，耗时较多，但相信以后会更加熟练地操作。

四、参考资料

https://blog.csdn.net/qq_42747105/article/details/128610264

https://blog.csdn.net/m0_59161987/article/details/129775428

https://blog.csdn.net/qq_43279579/article/details/115480406

https://blog.csdn.net/qq_52215423/article/details/129754388

https://blog.csdn.net/Pijiojio/article/details/145947896