四位全加器的VHDL与VerilogHDL实现
四位全加器实验Verilog
实验四四位全加器一、实验目的l. 用组合电路设计4位全加器。
2.了解Verilog HDL语言的行为描述的优点。
2、实验原理4位全加器工作原理1）全加器除本位两个数相加外，还要加上从低位来的进位数，称为全加器。
被加数Ai、加数Bi从低位向本位进位Ci-1作为电路的输入，全加和Si与向高位的进位Ci作为电路的输出。
能实现全加运算功能的电路称为全加电路。
全加器的逻辑功能真值表如表中所列。
2）1位全加器一位全加器(FA)的逻辑表达式为：S=A⊕B⊕Cin；Co=AB+BCin+ACin其中A,B为要相加的数，Cin为进位输入；S为和，Co是进位输出；这两幅图略微有差别，但最后的结果是一样的。
3）4位全加器4位全加器可看作4个1位全加器串行构成, 具体连接方法如下图所示：采用Verilog HDL语言设计该4位全加器，通过主模块调用子模块（1位全加器）的方法来实现。
3、实验步骤四、实验连线K1-K4:14-11K5-K8:18-15L5-L8:7-10VIJN:83L4:64KHZ:805、心得体会首先，实现这一段全加器代码并不难，但是由于困惑给的三个时钟输入，没有太懂意思，所以只写了全加器控制LED灯的代码；后来问清楚后，运行全加器代码，有错误，原来是建文件时用的是verilog hdl，我建的是其他类型的；后来还有错，原来是把冒号打成分号；编译成功后，LED不亮，后来发现是硬件老化，换了箱子。
这一部分做好后，我准备把控制声音的加上去，本来准备再加一个模块，可是不能有两个顶层块，就对主模块做了补充，用case命令调用不同的状态，因为时间紧迫，所以代码写得比较简单，没有用经典的分频代码。
这里附一小段，是我在研究分频控制时看懂的网上的经典分频代码，适合乐曲自动播放等高级的实现，仅供分享assign preclk=(divider==16383)?1:0;//divider==16383，preclk=1always @(posedge clk) //基频上升沿触发beginif(preclk) //preclk=1divider=origin;elsedivider=divider+1;endalways @(posedge preclk) //调整占空比beginspeaker=~speaker; //2 分频产生方波信号end这部分实现了分频功能，其中origin+divider=16384=2^14，这个数根据自己的需要而定。
四位全加器实验报告
武汉轻工大学数学与计算机学院《计算机组成原理》实验报告题目：4位二进制计数器实验专业：软件工程班级：130X班学号：XXX姓名：XX指导老师：郭峰林2015年11月3日【实验环境】1. Win 72. QuartusII9.1计算机组成原理教学实验系统一台。
【实验目的】1、熟悉VHDL 语言的编写。
2、验证计数器的计数功能。
【实验要求】本实验要求设计一个4位二进制计数器。
要求在时钟脉冲的作用下，完成计数功能，能在输出端看到0-9，A-F 的数据显示。
（其次要求下载到实验版实现显示）【实验原理】计数器是一种用来实现计数功能的时序部件，计数器在数字系统中主要是对脉冲的个数进行计数，以实现测量、计数和控制的功能，同时兼有分频功能。
计数器由基本的计数单元和一些控制门所组成，计数单元则由一系列具有存储信息功能的各类触发器构成，这些触发器有RS 触发器、T 触发器、D 触发器及JK 触发器等。
计数器在数字系统中应用广泛，如在电子计算机的控制器中对指令地址进行计数，以便顺序取出下一条指令，在运算器中作乘法、除法运算时记下加法、减法次数，又如在数字仪器中对脉冲的计数等等。
计数器按计数进制不同，可分为二进制计数器、十进制计数器、其他进制计数器和可变进制计数器，若按计数单元中各触发器所接收计数脉冲和翻转顺序或计数功能来划分，则有异步计数器和同步计数器两大类，以及加法计数器、减法计数器、加/减计数器等，如按预置和清除方式来分，则有并行预置、直接预置、异步清除和同步清除等差别，按权码来分，则有“8421”码，“5421”码、余“3”码等计数器，按集成度来分，有单、双位计数器等等，其最基本的分类如下：计数器的种类⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎩⎪⎨⎧⎪⎩⎪⎨⎧⎩⎨⎧进制计数器十进制计数器二进制计数器进制可逆计数器减法计数器加法计数器功能异步计数器同步计数器结构N 、、、321 下面对同步二进制加法计数器做一些介绍。
同步计数器中，所有触发器的CP 端是相连的，CP 的每一个触发沿都会使所有的触发器状态更新。
Verilog HDL《数字加法器》报告
实验三数字加法器的设计一、实验目的1. 掌握数字加法器的工作原理和逻辑功能。
2. 熟悉ISE集成开发环境。
3. 熟悉ISE中进行开发设计的流程。
二、实验环境1. 装有ModelSim和ISE的计算机。
2. Sword实验系统。
三、实验任务1. 用VerilogHDL语言设计实现4位串行数字加法器和4位并行加法器，在ModelSim上仿真实现。
2. 生成FPGA设计文件，下载到Sword实验系统上验证电路功能。
四、实验原理与实验步骤1. 实验原理数字加法器是一种较为常用的逻辑运算器件，被广泛用于计算机、通信和多媒体数字集成电路中。
广义的加法器包括加法器和减法器，在实际系统中加法器输入通常采用补码形式。
此次实验仅考虑加法运算，分别完成4位的串行进位加法器设计和4位的并行进位加法器设计。
(1) 1 bit全加器最简单的一位全加器的结构，设定两个二进制数字Ai ，Bi和一个进位输入C i 相加，产生一个和输出Si，以及一个进位输出Ci＋1。
Si＝ Ai⊕Bi⊕CiCi＋1＝ AiBi＋BiCi＋CiAi＝ AiBi＋﹙Ai⊕Bi﹚Ci(2) 4位串行进位加法器n位串行进位全加器原理示意图(3) 4位并行进位加法器超前进位加法器是一种高速加法器，每级进位由附加的组合电路产生，高位的运算不需等待低位运算完成，因此可以提高运算速度。
各级进位信号表达式的推导过程Ci＋1 ＝ AiBi＋(Ai⊕Bi)Ci设： Gi = AiBiPi= Ai⊕Bi则有： Si ＝ Pi⊕CiCi＋1＝ Gi＋PiCi4位并行进位的逻辑表达式为: CC 1＝ G＋PCC 2＝ G1＋P1C1= G1+ P1(G+PC)＝ G1+ GP1+PP1CC 3＝ G2＋P2C2= G2+ P2(G1+GP1+PP1C)＝ G2+ G1P2+GP1P2+PP1P2CC 4＝ G3＋P3C3=G3+ P3(G2+…+PP1P2C)＝ G3+G2P3+G1P2P3+GP1P2P3+PP1P2P3C2. 实验步骤（1）用连续赋值语句实现4位串行进位的全加器，并完成modelsim下的功能仿真。
verilog之四位全加器的编译及仿真（用开源免费的软件——iverilog+GTKWave）
verilog之四位全加器的编译及仿真（⽤开源免费的软件——iverilog+GTKWave）四位全加器的verilog的代码⽐⽐皆是，这⾥上⼀个⽐较简单的：/*4位全加器全加器需要有输⼊输出，需要有下级向上进位的输⼊，需要有向上⼀位进位的输出。
⼤家看⼀下，这个模块已经包含全部的输⼊输出信息。
⼤家都知道，N位加法器得出来的出来的和最多是N+1位因此可以清晰从下⾯代码中看到相关信息。
然后assign⽤的是阻塞赋值。
相加即满⾜相关的需求。
*/module adder4(cout,sum,ina,inb,cin);output[3:0] sum;output cout;input[3:0] ina,inb;input cin;assign {cout,sum}=ina+inb+cin;endmodule在写testbeach⽂件之前，先普及⼀点testbeach的知识：⼀般来讲，在数据类型声明时，和被测模块的输⼊端⼝相连的信号定义为reg类型，这样便于在initial语句和always语句块中对其进⾏赋值；和被测模块输出端⼝相连的信号定义为wire类型，便于进⾏检测。
Testbench模块最重要的的任务就是利⽤各种合法的语句，产⽣适当的时序和数据，以完成测试，并达到覆盖率要求。
那么testbeach⽂件如下：/*File Name : test_adder4.vDescription : The testbench of the adder_4.vWritten By : LiMingData : 2011/04/18 20:13modefied : 在仿真的时候，把延时从10ns改为5ns： cout显⽰为2位*///test_adder4 (top-level module)`timescale 1ns/1nsmodule test_adder4;//Declare variableswire[3:0] sum;wire cout;reg[3:0] ina,inb;reg cin;//Instantiate the module adder4adder4 adder4_1(cout,sum,ina,inb,cin);//Stimulate the inputs, Finish the stimulation at 90 time unitsinitialbegin#0 ina = 4'b0001; inb = 4'b1010; cin = 1'b0;#5 ina = 4'b0010; inb = 4'b1010; cin = 1'b1;#5 ina = 4'b0010; inb = 4'b1110; cin = 1'b0;#5 ina = 4'b0011; inb = 4'b1100; cin = 1'b1;#5 ina = 4'b0111; inb = 4'b1001; cin = 1'b0;#5 ina = 4'b0001; inb = 4'b1100; cin = 1'b1;#5 ina = 4'b0011; inb = 4'b1100; cin = 1'b0;#5 ina = 4'b0111; inb = 4'b1111; cin = 1'b1;#5 $finish;endinitial$monitor("At time %t, ina(%b) + inb(%b) + cin(%b) = sum(%b)(%2d),cout(%b)",$time, ina, inb, cin, sum, sum, cout);initialbegin$dumpfile("test.vcd");$dumpvars(0,test_adder4);endendmodule由于是在windows的cmd下进⾏命令⾏的运⾏，所以有时候每次输⼊⼀个命令显得很费时间，所以我这⾥⼜写了⼀个（批处理⽂件）bat⽂件：go.batECHO OFFECHO *********************************ECHO * Batch fileECHO *********************************ECHO *ECHO ONiverilog -o test adder4.v test_adder4.vvvp -n test -lxt2cp test.vcd test.lxtgtkwave test.lxt(说明⼀下，我在windows下安装了gnuwin的软件，即能在windows下⽤gnu的⼀些⼩的实⽤的⼯具！)哈哈，这⾥就可以⼀键运⾏了，上⾯的⼀些命令的解释可以到我的“wndows下如何⽤Iverilog+GTKWave进⾏verilog的编译和查看仿真波形”的博⽂⾥去看看吧。
vhdl编程实例
vhdl编程实例VHDL编程实例- 设计与实现一个4位的全加器在本篇文章中，我们将一步一步地回答如何设计和实现一个4位的全加器。
VHDL编程语言将是我们用于描述和模拟这个电路的工具。
第一步：理解全加器的原理在编写代码之前，我们首先需要理解全加器的原理。
全加器是一种用于对两个二进制数字进行相加的电路。
它接收三个输入信号：两个位的输入（A 和B）以及一个进位输入（C_in）。
全加器的输出结果为一个位的和（S）和一个进位输出（C_out）。
我们可以使用如下的真值表来描述全加器的输出结果：输入信号输出结果A B C_in S C_out0 0 0 0 00 0 1 1 00 1 0 1 00 1 1 0 11 0 0 1 01 0 1 0 11 1 0 0 11 1 1 1 1了解了全加器的工作原理后，我们可以开始编写代码了。
第二步：编写全加器的VHDL代码我们将使用VHDL语言来描述和模拟全加器。
下面是一个简单的4位全加器的VHDL代码实现：vhdlEntity声明entity full_adder isport (A, B : in std_logic_vector(3 downto 0);C_in : in std_logic;S : out std_logic_vector(3 downto 0);C_out : out std_logic);end full_adder;Architecture声明architecture Behavioral of full_adder isbeginprocess(A, B, C_in)variable carry : std_logic;begincarry := C_in;for i in 0 to 3 loopS(i) <= A(i) xor B(i) xor carry;carry := (A(i) and B(i)) or (carry and (A(i) xor B(i)));end loop;C_out <= carry;end process;end Behavioral;在此代码中，我们首先声明了一个实体（entity）和一个架构（architecture）。
Verilog实现的4位串行进位加法器精编版
Verilog实现的4位串行进位加法器精编版在数字电路中，加法器是最基本的电路之一、串行进位加法器是一种将两个二进制数相加的电路，通过逐位相加的方式实现。
本文将介绍如何使用Verilog语言实现一个4位串行进位加法器的精编版。
首先，我们需要定义输入和输出端口。
对于一个4位的串行进位加法器，我们需要4个输入端口A[3:0]和B[3:0]，以及一个输出端口Sum[3:0]。
另外，还需要一个输入端口CarryIn和一个输出端口CarryOut，用于传递进位信号。
```module SerialCarryAdderinput [3:0] A,input [3:0] B,input CarryIn,output [3:0] Sum,output CarryOut```接下来，我们可以定义内部信号。
对于一个4位的串行进位加法器，我们需要4个内部信号，分别代表每一位的进位信号。
```wire C0, C1, C2, C3;```然后，我们可以开始实现每一位的加法逻辑。
首先，我们定义一个内部信号XOROut，用于存储每一位的异或结果。
然后，我们使用XOR门实现异或逻辑。
```wire XOROut;assign XOROut = A[0] ^ B[0];```接下来，我们定义一个内部信号ANDOut，用于存储每一位的与结果。
然后，我们使用AND门实现与逻辑。
```wire ANDOut;assign ANDOut = A[0] & B[0];```然后，我们定义一个内部信号Sum0，用于存储第一位的和结果。
然后，我们使用XOR门实现异或逻辑。
```wire Sum0;assign Sum0 = XOROut ^ CarryIn;```然后，我们定义一个内部信号Carry0，用于存储第一位的进位结果。
然后，我们使用OR门实现或逻辑。
```wire Carry0;assign Carry0 = ANDOut ， (XOROut & CarryIn);```接下来，我们可以依次实现剩余3位的加法逻辑。
4位全加器verilog课程设计
4位全加器verilog课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解4位全加器的原理和功能，掌握其Verilog硬件描述语言实现方法。
2. 学习并掌握数字电路中加法器的基本结构和工作原理。
3. 掌握Verilog模块化编程，能够实现并测试4位全加器的基本功能。
技能目标：1. 能够运用Verilog语言编写4位全加器的代码，并进行功能仿真。
2. 学会使用硬件描述语言进行数字电路的设计，提高实际问题解决能力。
3. 能够对4位全加器进行调试和优化，提升编程实践技能。
情感态度价值观目标：1. 培养学生的团队合作意识，提高学生在项目实践中的沟通与协作能力。
2. 增强学生对数字电路设计领域的兴趣，激发学生的创新精神。
3. 引导学生树立正确的价值观，认识到科技发展对社会进步的重要性。
课程性质：本课程为电子信息工程及相关专业高年级的数字电路设计课程，旨在通过4位全加器的Verilog实现，让学生掌握数字电路设计的基本方法和实践技能。
学生特点：学生已具备一定的数字电路基础和Verilog编程知识，具备分析问题和解决问题的能力。
教学要求：注重理论与实践相结合，鼓励学生积极参与课堂讨论，培养学生的动手能力和实际操作技能。
通过课程学习，使学生在知识、技能和情感态度价值观方面均取得明显进步。
二、教学内容本课程教学内容主要包括以下几部分：1. 数字加法器原理回顾：介绍加法器的基本原理，重点讲解4位全加器的工作流程和关键特性。
- 教材章节：数字电路基础，第3章第2节。
2. Verilog硬件描述语言基础：复习Verilog的基本语法，强调模块化编程方法。
- 教材章节：硬件描述语言Verilog，第4章。
3. 4位全加器的Verilog设计：- 设计原理：讲解4位全加器的设计思路和实现方法。
- 代码编写：引导学生编写4位全加器的Verilog代码，并进行模块化设计。
- 教材章节：数字电路设计，第5章第3节。
4. 功能仿真与调试：- 介绍仿真工具和仿真方法，指导学生进行4位全加器的功能仿真。
层次化4位加法器设计 VHDL
课程设计说明书学院专业题目学号姓名同组人员报告完成日期成绩指导教师实验一层次化４位加法器设计一．实验目的1、掌握用 VHDL 设计全加器的方法并实现。
2、熟悉设计平台及VHDL层次化设计。
二．实验仪器1、硬件：计算机Gxsoc/sops-Dev-LabCycloneII EP2C35F672C8 核心板2、软件：正版Quartus8.0三．实验设计要求学习用VHDL或原理图设计方法，掌握全加器的设计方式及表示方式，极其与二进制表示的转换方法，完成编译、综合、适配、仿真和实验箱上的硬件测试，通过数码管观察结果。
采用层次化方法实现4位加法器，完成编译，仿真，引脚锁定，下载。
四．实验原理通过动态扫描两组4BIT的二进制数据，同时还有一个单BIT 的进位，把三者按照二进制加法原理进行加，求出和及进位，并通过电路显示出各部分数据（输入，输出）。
加数、被加数、“和”显示在共阳数码管上，进位输出显示在LED上。
五．程序代码1、半加器Hadder代码LIBRARY Ieee;USE Ieee.Std_Logic_1164.all;ENTITY HADDER ISPort (a,b: In Bit;Co, So: Out Bit);END HADDER;ARCHITECTURE fh1 Of HADDER Is BEGINSo <= (a Xor b);Co <= (a And b);END fh1;2、或门ora代码LIBRARY Ieee;USE Ieee.Std_Logic_1164.all;ENTITY ora ISPort ( a: in Std_Logic;b: in Std_Logic;c: out Std_Logic);END ora;ARCHITECTURE org OF ora ISBEGINc <= a Or b;END org;3、1位全加器f_hadder代码LIBRARY Ieee;USE Ieee.Std_Logic_1164.all;ENTITY f_ADDER ISPort (x: In Std_Logic;y: In Std_Logic;cin: In Std_Logic;cout: Out Std_Logic;sum: Out Std_Logic);END f_ADDER;ARCHITECTURE fd1 Of f_ADDER Is Component HADDERPort( a,b: In Std_Logic;co,so: Out Std_Logic);END Component;Component oraPort(a,b: In Std_Logic;c: Out Std_Logic);END Component;Signal d,e,f: Std_Logic;BeginU1: HADDERPort Map(a=>X,b=>Y,Co=>d,so=>e);U2:HADDERPort Map(a=>e,b=>cin,Co=>f,so=>sum);U3:ora Port Map(a=>d,b=>f,c=>cout);END ARCHITECTURE fd1;4、4位全加器Qadd：Library ieee;Use ieee.std_logic_1164.all;Entity Qadd isPort (a:in std_logic_VECTOR(3 DOWNTO 0);b:in std_logic_VECTOR(3 DOWNTO 0);--cin:in std_logic;s:out std_logic_VECTOR(3 DOWNTO 0)); End Qadd;Architecture one of Qadd isSignal c0,c1,c2,c3 : std_logic;Component f_ADDERPort (x: In Std_Logic;y: In Std_Logic;cin: In Std_Logic;cout: Out Std_Logic;sum: Out Std_Logic);END Component;Beginu1 :F_ADDERPort map(sum=>s(0),cout=>c0,X=>a(0),Y=>b(0),cin=>'0');u2 :F_ADDERPort map(sum=>s(1),cout=>c1,X=>a(1),Y=>b(1),cin=>c0 );u3 : F_ADDERPort map(sum=>s(2),cout=>c2,X=>a(2),Y=>b(2),cin=>c1 );u4 : F_ADDERPort map(sum=>s(3),cout=>c3,X=>a(3),Y=>b(3),cin=>c2 ); END;六．仿真结果程序代码进行编译后，建立waveform文件，设定输入输出端口进行仿真，仿真结果如图1-1所示。
4位全加器实验报告doc
#10 $display ("A B=%b %b,S_t=%b,C3_t=%b",A_t,B_t,S_t,C3_t); A_t = 0111;B_t = 1100;C_1_t = 0;
#10 $display ("A B=%b %b,S_t=%b,C3_t=%b",A_t,B_t,S_t,C3_t);end endmodule
表2 全加器逻辑功能真值表
图4 全加器方框图
图5 全加器原理图
多位全加器连接能够是逐位进位，也能够是超前进位。逐位进位也称串行进位，其逻辑电路简单，但速度也较低。
四位全加器
如图9所示，四位全加器是由半加器和一名全加器组建而成：
图9 四位全加器原理图
【实验步骤】
(1)成立新工程项目：
打开ISE软件，进入集成开发环境，点击File→New project成立一个工程项目adder_4bit。
input cin; initial assign {cout,sum}=a+b+cin; begin endmodule a=4'b0; b=4'b0; cin=1'b0; #210 $stop; end always #10 a=a+1; always #5 b=b+1; always #100 cin=cin+1;endmodule 四、仿真波形如下：
VHDL硬件描述语言四位加法器实验报告
题目：硬件描述语言实验四：四位加法器姓名：***** 学号： ******地点：主楼402 时间： 3月21日一、实验目的：进一步练习VHDL语言设计工程的建立与仿真的步骤和方法、熟悉VHDL语言基本设计实体的编写方法。
二、实验环境：PC个人计算机、Windows XP操作系统、Quartus II集成开发环境软件。
三、设计要求：采用三种方式设计一个四位加法器，实体名称分别为“adder4”、“adder4_2”、和“adder_3”,四位加法器的引脚与功能如下表。
端口模式端口名数据类型说明in （输入）astd_logic_vector(3 downto 0)加数b 加数ci std_logic 低位进位out （输出）s std_logic_vector(3 downto 0) 和co std_logic 高位进位四、实验步骤：1、采用寄存器传输的描述方式：首先新建一个工程，命名为“adder4”，然后编辑代码。
注意在模块内部（构造体说明部分）需要定义三个连接线，定义语句为：signal c0,c1,c2 : std_logic代码如下：library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;entity adder4 isport(a,b : in std_logic_vector (3 downto 0);ci : in std_logic;s : out std_logic_vector (3 downto 0);co : out std_logic);end entity;architecture rtl of adder4 issignal c0,c1,c2 : std_logic;begins(0) <= a(0) xor b(0) xor ci;c0<= (a(0) and b(0)) or (a(0) and ci) or (b(0) and ci);s(1)<= a(1) xor b(1) xor c0;c1<= (a(1) and b(1)) or (a(1) and c0) or (b(1) and c0);s(2)<= a(2) xor b(2) xor c1;c2<= (a(2) and b(2)) or (a(2) and c1) or (b(2) and c1);s(3)<= a(3) xor b(3) xor c2;co<= (a(3) and b(3)) or (a(3) and c2) or (b(3) and c2); end rtl;仿真波形图如下：仿真电路图如下：s~1c0~0c0~1c0~3c0s~3c1~0c1~1c1~3c1s~5c2~0c2~1c2~3c2s~7co~0co~1co~3co~4cicoa[3..0]b[3..0]s[3..0]由上图可知设计是正确的。
实验二 基于HDL门级建模的4位加法器设计
实验二基于Verilog门级建模的四位加法器设计【实验器材】PC机，DP-FPGA实验箱【实验目的】1、掌握V erilog语言的语法规则；2、熟悉V erilog门级建模方法；3、熟悉基于V erilog门级建模的组合逻辑电路设计方法。
【实验原理】1、四位全加器分层次实现的原理分层次电路设计方法指的是在电路设计中，将两个或多个模块组合起来描述电路逻辑功能的设计方法，4位全加器可以由4个全加器构成，而每个全加器又可以由半加器和或门构成，而或门可由异或门和与门构成。
2、半加器的实现原理半加器全加器3、全加器的实现原理【实验内容与步骤】1、半加器的设计新建工程，新建Verilog Moudle，采用门级建模方法在HDL编辑器中输入半加器的HDL代码，保存并测试其功能。
2、全加器的设计在半加器设计的基础上，新建Verilog Moudle，将半加器作为底层模块，通过调用此模块以及其它逻辑门，采用门级建模方法在HDL编辑器中输入全加器的HDL代码，保存并测试其功能。
3、四位全加器的设计在全加器设计的基础上，新建Verilog Moudle，将全加器作为底层模块，通过调用此模块以及其它逻辑门，采用门级建模方法在HDL编辑器中输入四位全加器的HDL代码，保存并测试其功能。
4、四位全加器的综合、实现与下载按照Xilinx ISE设计流程，完成四位全加器的整个设计流程。
5、四位全加器的原理图设计（*）尝试采用原理图输入方式完成四位全加器的设计。
【预习要求】1、复习回顾《数字逻辑》课程中加法器部分的内容，掌握四位全加器实现的原理，并画好电路图；2、熟悉V erilog门级建模方法，编写半加器、全加器、四位全加器的V erilog HDL代码，待实验时调试。
Verilog HDL 程序设计教程
《Verilog HDL 程序设计教程》代码例子- 1 -【例3.1】4 位全加器module adder4(cout,sum,ina,inb,cin);output[3:0] sum;output cout;input[3:0] ina,inb;input cin;assign {cout,sum}=ina+inb+cin;endmodule【例3.2】4 位计数器module count4(out,reset,clk);output[3:0] out;input reset,clk;reg[3:0] out;always @(posedge clk)beginif (reset) out<=0; //同步复位else out<=out+1; //计数endendmodule【例3.3】4 位全加器的仿真程序`timescale 1ns/1ns`include "adder4.v"module adder_tp; //测试模块的名字reg[3:0] a,b; //测试输入信号定义为reg 型reg cin;wire[3:0] sum; //测试输出信号定义为wire 型wire cout;integer i,j;adder4 adder(sum,cout,a,b,cin); //调用测试对象always #5 cin=~cin; //设定cin 的取值initialbegina=0;b=0;cin=0;for(i=1;i<16;i=i+1)#10 a=i; //设定a 的取值end程序文本- 2 -initialbeginfor(j=1;j<16;j=j+1)#10 b=j; //设定b 的取值initial //定义结果显示格式begin$monitor($time,,,"%d + %d + %b={%b,%d}",a,b,cin,cout,sum); #160 $finish;endendmodule【例3.4】4 位计数器的仿真程序`timescale 1ns/1ns`include "count4.v"module coun4_tp;reg clk,reset; //测试输入信号定义为reg 型wire[3:0] out; //测试输出信号定义为wire 型parameter DELY=100;count4 mycount(out,reset,clk); //调用测试对象always #(DELY/2) clk = ~clk; //产生时钟波形initialbegin //激励信号定义clk =0; reset=0;#DELY reset=1;#DELY reset=0;#(DELY*20) $finish;//定义结果显示格式initial $monitor($time,,,"clk=%d reset=%d out=%d", clk, reset,out);endmodule【例3.5】“与-或-非”门电路module AOI(A,B,C,D,F); //模块名为AOI(端口列表A，B，C，D，F) input A,B,C,D; //模块的输入端口为A，B，C，Doutput F; //模块的输出端口为F王金明：《Verilog HDL 程序设计教程》- 3 -wire A,B,C,D,F; //定义信号的数据类型assign F= ~((A&B)|(C&D)); //逻辑功能描述endmodule【例5.1】用case 语句描述的4 选1 数据选择器module mux4_1(out,in0,in1,in2,in3,sel);output out;input in0,in1,in2,in3;input[1:0] sel;reg out;always @(in0 or in1 or in2 or in3 or sel) //敏感信号列表case(sel)2'b00: out=in0;2'b01: out=in1;2'b10: out=in2;2'b11: out=in3;default: out=2'bx;endcaseendmodule【例5.2】同步置数、同步清零的计数器module count(out,data,load,reset,clk);output[7:0] out;input[7:0] data;input load,clk,reset;reg[7:0] out;always @(posedge clk) //clk 上升沿触发beginif (!reset) out = 8'h00; //同步清0，低电平有效else if (load) out = data; //同步预置else out = out + 1; //计数endendmodule【例5.3】用always 过程语句描述的简单算术逻辑单元`define add 3'd0`define minus 3'd1`define band 3'd2`define bor 3'd3`define bnot 3'd4程序文本- 4 -module alu(out,opcode,a,b);output[7:0] out;reg[7:0] out;input[2:0] opcode; //操作码input[7:0] a,b; //操作数always@(opcode or a or b) //电平敏感的always 块begincase(opcode)`add: out = a+b; //加操作`minus: out = a-b; //减操作`band: out = a&b; //求与`bor: out = a|b; //求或`bnot: out=~a; //求反default: out=8'hx; //未收到指令时，输出任意态endcaseendendmodule【例5.4】用initial 过程语句对测试变量A、B、C 赋值`timescale 1ns/1nsmodule test;reg A,B,C;initialbeginA = 0;B = 1;C = 0;#50 A = 1; B = 0;#50 A = 0; C = 1;#50 B = 1;#50 B = 0; C = 0;#50 $finish ;endendmodule【例5.5】用begin-end 串行块产生信号波形`timescale 10ns/1nsmodule wave1;reg wave;parameter cycle=10;initialbegin王金明：《Verilog HDL 程序设计教程》- 5 -wave=0;#(cycle/2) wave=1;#(cycle/2) wave=0;#(cycle/2) wave=1;#(cycle/2) wave=0;#(cycle/2) wave=1;#(cycle/2) $finish ;endinitial $monitor($time,,,"wave=%b",wave); endmodule【例5.6】用fork-join 并行块产生信号波形`timescale 10ns/1nsmodule wave2;reg wave;parameter cycle=5;initialforkwave=0;#(cycle) wave=1;#(2*cycle) wave=0;#(3*cycle) wave=1;#(4*cycle) wave=0;#(5*cycle) wave=1;#(6*cycle) $finish;joininitial $monitor($time,,,"wave=%b",wave); endmodule【例5.7】持续赋值方式定义的2 选1 多路选择器module MUX21_1(out,a,b,sel);input a,b,sel;output out;assign out=(sel==0)?a:b;//持续赋值，如果sel 为0，则out=a ；否则out=b endmodule【例5.8】阻塞赋值方式定义的2 选1 多路选择器module MUX21_2(out,a,b,sel);input a,b,sel;程序文本- 6 -output out;reg out;always@(a or b or sel)beginif(sel==0) out=a; //阻塞赋值else out=b;endendmodule【例5.9】非阻塞赋值module non_block(c,b,a,clk); output c,b;input clk,a;reg c,b;always @(posedge clk) beginb<=a;c<=b;endendmodule【例5.10】阻塞赋值module block(c,b,a,clk); output c,b;input clk,a;reg c,b;always @(posedge clk)beginb=a;c=b;endendmodule【例5.11】模为60 的BCD 码加法计数器module count60(qout,cout,data,load,cin,reset,clk); output[7:0] qout;output cout;input[7:0] data;input load,cin,clk,reset;reg[7:0] qout;always @(posedge clk) //clk 上升沿时刻计数王金明：《Verilog HDL 程序设计教程》- 7 -beginif (reset) qout<=0; //同步复位else if(load) qout<=data; //同步置数else if(cin)beginif(qout[3:0]==9) //低位是否为9，是则beginqout[3:0]<=0; //回0，并判断高位是否为5if (qout[7:4]==5) qout[7:4]<=0;elseqout[7:4]<=qout[7:4]+1; //高位不为5，则加1endelse //低位不为9，则加1qout[3:0]<=qout[3:0]+1;endendassign cout=((qout==8'h59)&cin)?1:0; //产生进位输出信号endmodule【例5.12】BCD 码—七段数码管显示译码器module decode4_7(decodeout,indec);output[6:0] decodeout;input[3:0] indec;reg[6:0] decodeout;always @(indec)begincase(indec) //用case 语句进行译码4'd0:decodeout=7'b1111110;4'd1:decodeout=7'b0110000;4'd2:decodeout=7'b1101101;4'd3:decodeout=7'b1111001;4'd4:decodeout=7'b0110011;4'd5:decodeout=7'b1011011;4'd6:decodeout=7'b1011111;4'd7:decodeout=7'b1110000;4'd8:decodeout=7'b1111111;4'd9:decodeout=7'b1111011; default: decodeout=7'bx;endcaseend程序文本- 8 -endmodule【例5.13】用casez 描述的数据选择器module mux_casez(out,a,b,c,d,select); output out;input a,b,c,d;input[3:0] select;reg out;always @(select or a or b or c or d) begincasez(select)4'b???1: out = a;4'b??1?: out = b;4'b?1??: out = c;4'b1???: out = d;endcaseendendmodule【例5.14】隐含锁存器举例module buried_ff(c,b,a);output c;input b,a;reg c;always @(a or b)beginif((b==1)&&(a==1)) c=a&b;endendmodule【例5.15】用for 语句描述的七人投票表决器module voter7(pass,vote);output pass;input[6:0] vote;reg[2:0] sum;integer i;reg pass;always @(vote)beginsum=0;王金明：《Verilog HDL 程序设计教程》- 9 -for(i=0;i<=6;i=i+1) //for 语句if(vote[i]) sum=sum+1;if(sum[2]) pass=1; //若超过4 人赞成，则pass=1 else pass=0;endendmodule【例5.16】用for 语句实现2 个8 位数相乘module mult_for(outcome,a,b);parameter size=8;input[size:1] a,b; //两个操作数output[2*size:1] outcome; //结果reg[2*size:1] outcome;integer i;always @(a or b)beginoutcome=0;for(i=1; i<=size; i=i+1) //for 语句if(b[i]) outcome=outcome +(a << (i-1));endendmodule【例5.17】用repeat 实现8 位二进制数的乘法module mult_repeat(outcome,a,b);parameter size=8;input[size:1] a,b;output[2*size:1] outcome;reg[2*size:1] temp_a,outcome;reg[size:1] temp_b;always @(a or b)beginoutcome=0;temp_a=a;temp_b=b;repeat(size) //repeat 语句，size 为循环次数beginif(temp_b[1]) //如果temp_b 的最低位为1，就执行下面的加法outcome=outcome+temp_a;temp_a=temp_a<<1; //操作数a 左移一位程序文本- 10 -temp_b=temp_b>>1; //操作数b 右移一位endendendmodule【例5.18】同一循环的不同实现方式module loop1; //方式1integer i;initialfor(i=0;i<4;i=i+1) //for 语句begin$display(“i=%h”,i);endendmodulemodule loop2; //方式2integer i;initial begini=0;while(i<4) //while 语句begin$display ("i=%h",i);i=i+1;endendendmodulemodule loop3; //方式3integer i;initial begini=0;repeat(4) //repeat 语句begin$display ("i=%h",i);i=i+1;endendendmodule【例5.19】使用了`include 语句的16 位加法器王金明：《Verilog HDL 程序设计教程》- 11 -`include "adder.v"module adder16(cout,sum,a,b,cin);output cout;parameter my_size=16;output[my_size-1:0] sum;input[my_size-1:0] a,b;input cin;adder my_adder(cout,sum,a,b,cin); //调用adder 模块endmodule//下面是adder 模块代码module adder(cout,sum,a,b,cin);parameter size=16;output cout;output[size-1:0] sum;input cin;input[size-1:0] a,b;assign {cout,sum}=a+b+cin;endmodule【例5.20】条件编译举例module compile(out,A,B);output out;input A,B;`ifdef add //宏名为addassign out=A+B;`elseassign out=A-B;`endifendmodule【例6.1】加法计数器中的进程module count(data,clk,reset,load,cout,qout);output cout;output[3:0] qout;reg[3:0] qout;input[3:0] data;input clk,reset,load;程序文本- 12 -always @(posedge clk) //进程1，always 过程块beginif (!reset) qout= 4'h00; //同步清0，低电平有效else if (load) qout= data; //同步预置else qout=qout + 1; //加法计数endassign cout=(qout==4'hf)?1:0; //进程2，用持续赋值产生进位信号endmodule【例6.2】任务举例module alutask(code,a,b,c);input[1:0] code;input[3:0] a,b;output[4:0] c;reg[4:0] c;task my_and; //任务定义，注意无端口列表input[3:0] a,b; //a,b,out 名称的作用域范围为task 任务内部output[4:0] out;integer i;beginfor(i=3;i>=0;i=i-1)out[i]=a[i]&b[i]; //按位与endendtaskalways@(code or a or b)begincase(code)2'b00: my_and(a,b,c);/* 调用任务my_and，需注意端口列表的顺序应与任务定义中的一致，这里的a,b,c分别对应任务定义中的a,b,out */2'b01: c=a|b; //或2'b10: c=a-b; //相减2'b11: c=a+b; //相加endcaseendendmodule王金明：《Verilog HDL 程序设计教程》- 13 -【例6.3】测试程序`include "alutask.v"module alu_tp;reg[3:0] a,b;reg[1:0] code;wire[4:0] c;parameter DELY = 100;alutask ADD(code,a,b,c); //调用被测试模块initial begincode=4'd0; a= 4'b0000; b= 4'b1111;#DELY code=4'd0; a= 4'b0111; b= 4'b1101; #DELY code=4'd1; a= 4'b0001; b= 4'b0011; #DELY code=4'd2; a= 4'b1001; b= 4'b0011; #DELY code=4'd3; a= 4'b0011; b= 4'b0001; #DELY code=4'd3; a= 4'b0111; b= 4'b1001; #DELY $finish;endinitial $monitor($time,,,"code=%b a=%b b=%b c=%b", code,a,b,c);endmodule【例6.4】函数function[7:0] get0;input[7:0] x;reg[7:0] count;integer i;begincount=0;for (i=0;i<=7;i=i+1)if (x[i]=1'b0) count=count+1;get0=count;endendfunction【例6.5】用函数和case 语句描述的编码器（不含优先顺序）module code_83(din,dout);input[7:0] din;output[2:0] dout;程序文本- 14 -function[2:0] code; //函数定义input[7:0] din; //函数只有输入，输出为函数名本身casex (din)8'b1xxx_xxxx : code = 3'h7;8'b01xx_xxxx : code = 3'h6;8'b001x_xxxx : code = 3'h5;8'b0001_xxxx : code = 3'h4;8'b0000_1xxx : code = 3'h3;8'b0000_01xx : code = 3'h2;8'b0000_001x : code = 3'h1;8'b0000_000x : code = 3'h0;default: code = 3'hx;endcaseendfunctionassign dout = code(din) ; //函数调用endmodule【例6.6】阶乘运算函数module funct(clk,n,result,reset);output[31:0] result;input[3:0] n;input reset,clk;reg[31:0] result;always @(posedge clk) //在clk 的上升沿时执行运算beginif(!reset) result<=0; //复位else beginresult <= 2 * factorial(n); //调用factorial 函数endendfunction[31:0] factorial; //阶乘运算函数定义（注意无端口列表）input[3:0] opa; //函数只能定义输入端，输出端口为函数名本身reg[3:0] i;beginfactorial = opa ? 1 : 0;for(i= 2; i <= opa; i = i+1) //该句若要综合通过，opa 应赋具体的数值factorial = i* factorial; //阶乘运算end王金明：《Verilog HDL 程序设计教程》- 15 -endfunctionendmodule【例6.7】测试程序`define clk_cycle 50`include "funct.v"module funct_tp;reg[3:0] n;reg reset,clk;wire[31:0] result;initial //定义激励向量beginn=0; reset=1; clk=0;for(n=0;n<=15;n=n+1)#100 n=n;endinitial $monitor($time,,,"n=%d result=%d",n,result);//定义输出显示格式always # `clk_cycle clk=~clk; //产生时钟信号funct funct_try(.clk(clk),.n(n),.result(result),.reset(reset)); //调用被测试模块endmodule【例6.8】顺序执行模块1module serial1(q,a,clk);output q,a;input clk;reg q,a;always @(posedge clk)beginq=~q;a=~q;endendmodule【例6.9】顺序执行模块2 module serial2(q,a,clk); output q,a;程序文本- 16 -input clk;reg q,a;always @(posedge clk) begina=~q;q=~q;endendmodule【例6.10】并行执行模块1 module paral1(q,a,clk); output q,a;input clk;reg q,a;always @(posedge clk) beginq=~q;endalways @(posedge clk) begina=~q;endendmodule【例6.11】并行执行模块2 module paral2(q,a,clk); output q,a;input clk;reg q,a;always @(posedge clk) begina=~q;endalways @(posedge clk) beginq=~q;endendmodule【例7.1】调用门元件实现的4 选1 MUX王金明：《Verilog HDL 程序设计教程》- 17 -module mux4_1a(out,in1,in2,in3,in4,cntrl1,cntrl2); output out;input in1,in2,in3,in4,cntrl1,cntrl2;wire notcntrl1,notcntrl2,w,x,y,z;not (notcntrl1,cntrl2),(notcntrl2,cntrl2);and (w,in1,notcntrl1,notcntrl2),(x,in2,notcntrl1,cntrl2),(y,in3,cntrl1,notcntrl2),(z,in4,cntrl1,cntrl2);or (out,w,x,y,z);endmodule【例7.2】用case 语句描述的4 选1 MUX module mux4_1b(out,in1,in2,in3,in4,cntrl1,cntrl2); output out;input in1,in2,in3,in4,cntrl1,cntrl2;reg out;always@(in1 or in2 or in3 or in4 or cntrl1 or cntrl2) case({cntrl1,cntrl2})2'b00:out=in1;2'b01:out=in2;2'b10:out=in3;2'b11:out=in4;default:out=2'bx;endcaseendmodule【例7.3】行为描述方式实现的4 位计数器module count4(clk,clr,out);input clk,clr;output[3:0] out;reg[3:0] out;always @(posedge clk or posedge clr)beginif (clr) out<=0;else out<=out+1;endendmodule程序文本- 18 -【例7.4】数据流方式描述的4 选1 MUXmodule mux4_1c(out,in1,in2,in3,in4,cntrl1,cntrl2);output out;input in1,in2,in3,in4,cntrl1,cntrl2;assign out=(in1 & ~cntrl1 & ~cntrl2)|(in2 & ~cntrl1 & cntrl2)| (in3 & cntrl1 & ~cntrl2)|(in4 & cntrl1 & cntrl2); endmodule【例7.5】用条件运算符描述的4 选1 MUXmodule mux4_1d(out,in1,in2,in3,in4,cntrl1,cntrl2);output out;input in1,in2,in3,in4,cntrl1,cntrl2;assign out=cntrl1 ? (cntrl2 ? in4:in3):(cntrl2 ? in2:in1); endmodule【例7.6】门级结构描述的2 选1MUXmodule mux2_1a(out,a,b,sel);output out;input a,b,sel;not (sel_,sel);and (a1,a,sel_),(a2,b,sel);or (out,a1,a2);endmodule【例7.7】行为描述的2 选1MUX module mux2_1b(out,a,b,sel);output out;input a,b,sel;reg out;always @(a or b or sel)beginif(sel) out = b;else out = a;endendmodule【例7.8】数据流描述的2 选1MUX module MUX2_1c(out,a,b,sel);output out;王金明：《Verilog HDL 程序设计教程》- 19 -input a,b,sel;assign out = sel ? b : a;endmodule【例7.9】调用门元件实现的1 位半加器module half_add1(a,b,sum,cout);input a,b;output sum,cout;and (cout,a,b);xor (sum,a,b);endmodule【例7.10】数据流方式描述的1 位半加器module half_add2(a,b,sum,cout);input a,b;output sum,cout;assign sum=a^b;assign cout=a&b;endmodule【例7.11】采用行为描述的1 位半加器module half_add3(a,b,sum,cout);input a,b;output sum,cout;reg sum,cout;always @(a or b)begincase ({a,b}) //真值表描述2'b00: begin sum=0; cout=0; end2'b01: begin sum=1; cout=0; end2'b10: begin sum=1; cout=0; end2'b11: begin sum=0; cout=1; end endcaseendendmodule【例7.12】采用行为描述的1 位半加器module half_add4(a,b,sum,cout);input a,b;output sum,cout;程序文本- 20 -reg sum,cout;always @(a or b)beginsum= a^b;cout=a&b;endendmodule【例7.13】调用门元件实现的1 位全加器module full_add1(a,b,cin,sum,cout); input a,b,cin;output sum,cout;wire s1,m1,m2,m3;and (m1,a,b),(m2,b,cin),(m3,a,cin);xor (s1,a,b),(sum,s1,cin);or (cout,m1,m2,m3);endmodule【例7.14】数据流描述的1 位全加器module full_add2(a,b,cin,sum,cout); input a,b,cin;output sum,cout;assign sum = a ^ b ^ cin;assign cout = (a & b)|(b & cin)|(cin & a); endmodule【例7.15】1 位全加器module full_add3(a,b,cin,sum,cout); input a,b,cin;output sum,cout;assign {cout,sum}=a+b+cin; endmodule【例7.16】行为描述的1 位全加器module full_add4(a,b,cin,sum,cout);input a,b,cin;output sum,cout;王金明：《Verilog HDL 程序设计教程》- 21 -reg sum,cout; //在always 块中被赋值的变量应定义为reg 型reg m1,m2,m3;always @(a or b or cin)beginsum = (a ^ b) ^ cin;m1 = a & b;m2 = b & cin;m3 = a & cin;cout = (m1|m2)|m3;endendmodule【例7.17】混合描述的1 位全加器module full_add5(a,b,cin,sum,cout);input a,b,cin;output sum,cout;reg cout,m1,m2,m3; //在always 块中被赋值的变量应定义为reg 型wire s1;xor x1(s1,a,b); //调用门元件always @(a or b or cin) //always 块语句beginm1 = a & b;m2 = b & cin;m3 = a & cin;cout = (m1| m2) | m3;endassign sum = s1 ^ cin; //assign 持续赋值语句endmodule【例7.18】结构描述的4 位级连全加器`include "full_add1.v"module add4_1(sum,cout,a,b,cin);output[3:0] sum;output cout;input[3:0] a,b;input cin;full_add1 f0(a[0],b[0],cin,sum[0],cin1); //级连描述full_add1 f1(a[1],b[1],cin1,sum[1],cin2);full_add1 f2(a[2],b[2],cin2,sum[2],cin3);程序文本- 22 -full_add1 f3(a[3],b[3],cin3,sum[3],cout); endmodule【例7.19】数据流描述的4 位全加器module add4_2(cout,sum,a,b,cin); output[3:0] sum;output cout;input[3:0] a,b;input cin;assign {cout,sum}=a+b+cin; endmodule【例7.20】行为描述的4 位全加器module add4_3(cout,sum,a,b,cin); output[3:0] sum;output cout;input[3:0] a,b;input cin;reg[3:0] sum;reg cout;always @(a or b or cin)begin{cout,sum}=a+b+cin;endendmodule【例8.1】$time 与$realtime 的区别`timescale 10ns/1nsmodule time_dif;reg ts;parameter delay=2.6;initialbegin#delay ts=1;#delay ts=0;#delay ts=1;#delay ts=0;endinitial $monitor($time,,,"ts=%b",ts); //使用函数$time 王金明：《Verilog HDL 程序设计教程》- 23 -endmodule【例8.2】$random 函数的使用`timescale 10ns/1nsmodule random_tp;integer data;integer i;parameter delay=10;initial $monitor($time,,,"data=%b",data); initial beginfor(i=0; i<=100; i=i+1)#delay data=$random; //每次产生一个随机数endendmodule【例8.3】1 位全加器进位输出UDP 元件primitive carry_udp(cout,cin,a,b);input cin,a,b;output cout;table//cin a b : cout //真值表0 0 0 : 0;0 1 0 : 0;0 0 1 : 0;0 1 1 : 1;1 0 0 : 0;1 0 1 : 1;1 1 0 : 1;1 1 1 : 1;endtableendprimitive【例8.4】包含x 态输入的1 位全加器进位输出UDP 元件primitive carry_udpx1(cout,cin,a,b);input cin,a,b;output cout;table// cin a b : cout //真值表0 0 0 : 0;程序文本- 24 -0 1 0 : 0;0 0 1 : 0;0 1 1 : 1;1 0 0 : 0;1 0 1 : 1;1 1 0 : 1;1 1 1 : 1;0 0 x : 0; //只要有两个输入为0，则进位输出肯定为00 x 0 : 0;x 0 0 : 0;1 1 x : 1; //只要有两个输入为1，则进位输出肯定为11 x 1 : 1;x 1 1 : 1;endtableendprimitive【例8.5】用简缩符“？”表述的1 位全加器进位输出UDP 元件primitive carry_udpx2(cout,cin,a,b);input cin,a,b;output cout;table// cin a b : cout //真值表? 0 0 : 0; //只要有两个输入为0，则进位输出肯定为00 ? 0 : 0;0 0 ? : 0;? 1 1 : 1; //只要有两个输入为1，则进位输出肯定为11 ? 1 : 1;1 1 ? : 1;endtableendprimitive【例8.6】3 选1 多路选择器UDP 元件primitive mux31(Y,in0,in1,in2,s2,s1);input in0,in1,in2,s2,s1;output Y;table//in0 in1 in2 s2 s1 : Y0 ? ? 0 0 : 0; //当s2s1=00 时，Y=in01 ? ? 0 0 : 1;? 0 ? 0 1 : 0; //当s2s1=01 时，Y=in1王金明：《Verilog HDL 程序设计教程》- 25 -? 1 ? 0 1 : 1;? ? 0 1 ? : 0; //当s2s1=1？时，Y=in2? ? 1 1 ? : 1;0 0 ? 0 ? : 0;1 1 ? 0 ? : 1;0 ? 0 ? 0 : 0;1 ? 1 ? 0 : 1;? 0 0 ? 1 : 0;? 1 1 ? 1 : 1;endtableendprimitive【例8.7】电平敏感的1 位数据锁存器UDP 元件primitive latch(Q,clk,reset,D);input clk,reset,D;output Q;reg Q;initial Q = 1'b1; //初始化table// clk reset D : state : Q? 1 ? : ? : 0 ; //reset=1，则不管其他端口为什么值，输出都为0 0 0 0 : ? : 0 ; //clk=0，锁存器把D 端的输入值输出0 0 1 : ? : 1 ;1 0 ? : ? : - ; //clk=1，锁存器的输出保持原值，用符号“-”表示endtableendprimitive【例8.8】上升沿触发的D 触发器UDP 元件primitive DFF(Q,D,clk);output Q;input D,clk;reg Q;table//clk D : state : Q(01) 0 : ? : 0; //上升沿到来，输出Q=D(01) 1 : ? : 1;(0x) 1 : 1 : 1;(0x) 0 : 0 : 0;(?0) ? : ? : -; //没有上升沿到来，输出Q 保持原值? (??) : ? : - ; //时钟不变，输出也不变程序文本- 26 -endtableendprimitive【例8.9】带异步置1 和异步清零的上升沿触发的D 触发器UDP 元件primitive DFF_UDP(Q,D,clk,clr,set);output Q;input D,clk,clr,set;reg Q;table// clk D clr set : state : Q(01) 1 0 0 : ? : 0;(01) 1 0 x : ? : 0;? ? 0 x : 0 : 0;(01) 0 0 0 : ? : 1;(01) 0 x 0 : ? : 1;? ? x 0 : 1 : 1;(x1) 1 0 0 : 0 : 0;(x1) 0 0 0 : 1 : 1;(0x) 1 0 0 : 0 : 0;(0x) 0 0 0 : 1 : 1;? ? 1 ? : ? : 1; //异步复位? ? 0 1 : ? : 0; //异步置1n ? 0 0 : ? : -;? * ? ? : ? : -;? ? (?0) ? : ? : -;? ? ? (?0): ? : -;? ? ? ? : ? : x;endtableendprimitive【例8.12】延迟定义块举例module delay(out,a,b,c);output out;input a,b,c;and a1(n1,a,b);or o1(out,c,n1);specify(a=>out)=2;(b=>out)=3;(c=>out)=1;王金明：《Verilog HDL 程序设计教程》- 27 -endspecifyendmodule【例8.13】激励波形的描述'timescale 1ns/1nsmodule test1;reg A,B,C;initialbegin //激励波形描述A = 0;B = 1;C = 0;#100 C = 1;#100 A = 1; B = 0;#100 A = 0;#100 C = 0;#100 $finish;endinitial $monitor($time,,,"A=%d B=%d C=%d",A,B,C); //显示endmodule【例8.15】用always 过程块产生两个时钟信号module test2;reg clk1,clk2;parameter CYCLE = 100;alwaysbegin{clk1,clk2} = 2'b10;#(CYCLE/4) {clk1,clk2} = 2'b01;#(CYCLE/4) {clk1,clk2} = 2'b11;#(CYCLE/4) {clk1,clk2} = 2'b00;#(CYCLE/4) {clk1,clk2} = 2'b10;endinitial $monitor($time,,,"clk1=%b clk2=%b",clk1,clk2); endmodule【例8.17】存储器在仿真程序中的应用module ROM(addr,data,oe);output[7:0] data; //数据信号input[14:0] addr; //地址信号input oe; //读使能信号，低电平有效程序文本- 28 -reg[7:0] mem[0:255]; //存储器定义parameter DELAY = 100;assign #DELAY data=(oe==0) ? mem[addr] : 8'hzz; initial $readmemh("rom.hex",mem); //从文件中读入数据endmodule【例8.18】8 位乘法器的仿真程序`timescale 10ns/1nsmodule mult_tp; //测试模块的名字reg[7:0] a,b; //测试输入信号定义为reg 型wire [15:0] out; //测试输出信号定义为wire 型integer i,j;mult8 m1(out,a,b); //调用测试对象//激励波形设定initialbegina=0;b=0;for(i=1;i<255;i=i+1)#10 a=i;endinitialbeginfor(j=1;j<255;j=j+1)#10 b=j;endinitial //定义结果显示格式begin$monitor($time,,,"%d * %d= %d",a,b,out); #2560 $finish;endendmodulemodule mult8(out, a, b); //8 位乘法器源代码parameter size=8;input[size:1] a,b; //两个操作数output[2*size:1] out; //结果assign out=a*b; //乘法运算符王金明：《Verilog HDL 程序设计教程》- 29 -endmodule【例8.19】8 位加法器的仿真程序`timescale 1ns/1nsmodule add8_tp; //仿真模块无端口列表reg[7:0] A,B; //输入激励信号定义为reg 型reg cin;wire[7:0] SUM; //输出信号定义为wire 型wire cout;parameter DELY = 100;add8 AD1(SUM,cout,A,B,cin); //调用测试对象initial begin //激励波形设定A= 8'd0; B= 8'd0; cin=1'b0;#DELY A= 8'd100; B= 8'd200; cin=1'b1;#DELY A= 8'd200; B= 8'd88;。
4位快速加法器设计原理
4位快速加法器设计原理快速加法器是一种计算器件，可以快速地对两个二进制数进行加法运算。
相对于一般的加法器，它具有更高的速度和效率。
本文主要介绍4位快速加法器的设计原理。
1.基本概念在二进制加法中，加法器通过对两个二进制数分别进行逐位相加的方法，得到它们的和。
二进制加法的基本规则如下：0+0=0;1+0=1;0+1=1;1+1=0（进位1）。
在四位二进制数的加法中，每位相加可以得到一个位和进位两位。
4位快速加法器在计算时需要考虑到位和进位两个方面。
2.快速加法器的组成4位快速加法器可以由4个1位全加器和1个2位全加器组成。
1位全加器的输出等于输入A、B和进位C的和。
输出S等于(A xor B) xor C，进位C 等于AB+C(A xor B)。
2位全加器是由两个1位全加器和一个2选1选择器组成。
输入A和B分别与这两个全加器相连，进位C输入到这两个全加器的进位端。
选择器的选择信号是两个输入和上一个全加器的进位，选择器的输出连接到2位全加器的进位输出。
3.原理图4位快速加法器的原理图如下所示：每个1位全加器都由具有相同运算功能的逻辑门电路组成。
在1位全加器中，输入A、B和进位C分别与XOR、AND和OR门相连，这些门的输出再次进行逻辑运算得到输出S和新的进位C。
2位全加器由两个1位全加器和一个2选1选择器组成。
选择器的选择信号是上一个1位全加器的进位和两个输入的和。
这两个1位全加器的进位输出也分别与这个选择器相连。
4.流程图4位快速加法器的计算流程图如下所示：将输入的两个4位二进制数的第0位分别输入到1位全加器1和2中。
这两个全加器的进位C0均为0，得到第0位的位和（S0）和进位（C1）。
然后，将输入的两个4位二进制数的第1位分别输入到1位全加器3和4中。
全加器3的进位C1为1，因为它是在第0位加法器的进位C1的基础上进行的。
全加器4的进位C2为全加器3的进位C2与两个输入的和的2选1选择器输出的结果。
用Verilog HDL语言编写的四位超前进位加法器
四位超前进位加法器
——Verilog HDL语言
四位超前进位加法器的进位是并 行同时产生的，能够极大的减 少加法器由进位引起的延时。 增加了逻辑器件，但有效的减 少的延迟。进位是由ALU部件超 前算出，本位是由四个不含进 位的加法器算出。
Verilog HDL代码如下： module jiafaqi_4(x,y,c0,c4,f); //四位超前进位加法器 input [4:1]x; //四位x值 input [4:1]y; //四位y值 output [4:1]f; //四位加和f input c0; //上一的级进位 output c4; //向下一级的进位 wire [3:1]c; //超前进位 wire [4:1]p; wire [4:1]g; wire [4:1]cd; assign p=x|y; assign g=x&y;
// 在BASYS2开发板上的管脚配置 NET "c4" LOC = N5; NET "c0" LOC = A7; NET "x[1]" LOC = P11; NET "x[2]" LOC = L3; NET "x[3]" LOC = K3; NET "x[4]" LOC = B4; NET "y[1]" LOC = G3; NET "y[2]" LOC = F3; NET "y[3]" LOC = E2; NET "y[4]" LOC = N3; NET "f[1]" LOC = M5; NET "f[2]" LOC = M11; NET "f[3]" LOC = P7; NET "f[4]" LOC = P6;
EDA实验报告(四位全加器的实现)
实验一四位全加器的实现一、实验目的1、掌握Quartus9.0图形编辑输入法2、掌握Quartus环境下文件的编译、仿真及下载方法3、了解VHDL语言的设计流程4、掌握quartus环境下VHDL的使用方法二、实验内容1、用图形/原理图法实现4位全加器。
2、用VHDL语言实现4位全加器，必须使用元件例化。
3、仿真并通过。
3、下载到实验板，并验收三、实验步骤1、图形编辑发设计4位加法器（1）新建图形文件，设计一位全加器，逻辑电路图如下图（图1-1）所示。
图1-1（2）将设计好的一位全加器进行例化，操作为file→Create/Update→Create symbol files for currentfile，完成此操作后会在元器件符号表里找到刚刚做好的一位全加器。
（3）再新建一个图形文件，用四个已经做好的一位全加器级联成一个四位全加器，其逻辑原理图如图1-2所示。
编辑好后保存文件，在文件列表里找到该文件，右键→Set as Top-level Entity，将其设置为顶层文件，点击编译按钮就行编译。
图1-2（4）新建波形文件，赋予每个输入端口某种输入信号，保存波形文件，进行功能仿真，观察输出端波形与输入信号关系是否正确。
若不正确，查找问题所在并解决问题；若正确，则进行管脚分配，分配完毕后再编译一次使分配生效，连接DE2开发板到电脑，将文件下载到开发板进行验证。
2、用VHDL语言设计4位加法器（1）新建一个VHDL源文件，文件名为adder1.vhd，使用VHDL实现一位全加器，其VHDL代码如下：LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY adde1r ISPORT(A,B,Ci:IN STD_LOGIC;S,Co:OUT STD_LOGIC);END adder1;ARCHITECTURE qadder OF adder1 ISBEGINPROCESS(A,B,Ci)VARIABLE n1,n2,n3:STD_LOGIC;BEGINn1:=A AND B;n2:=A XOR B;n3:=Ci AND n2;Co<=n3 OR n1;S<=n2 XOR Ci;END PROCESS;END qadder;（2）再新建一个VHDL源文件，命名为adder4.vhd，在这里将adder 一位全加器例化并使用它，做成四位全加器，代码如下：library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;entity adder4 isport(A,B:in std_logic_vector(3 downto 0);S:out std_logic_vector(3 downto 0);Co:out std_logic;Ci:in std_logic);end adder4;architecture adder_4 of adder4 iscomponent adderport(A:in std_logic;B:in std_logic;Ci:in std_logic;Co:out std_logic;S:out std_logic);end component;signal c1,c2,c3:std_logic;beginu1:adder port map(A(0),B(0),Ci,c1,S(0));u2:adder port map(A(1),B(1),c1,c2,S(1));u3:adder port map(A(2),B(2),c2,c3,S(2));u4:adder port map(A(3),B(3),c3,Co,S(3));end adder_4;（3）保存文件后将adder4设置为顶层文件并编译，编译通过后按照与图形编辑发一样的仿真、管脚分配方式进行操作，最后下载到开发板验证四、实验现象两种方式实现的四位加法器下载到DE2开发板后都可正常工作，其中使用SW0作为低位的进位，SW4~1作为数据B，SW8~5作为数据A，LDG3~0作为输出的结果，LEDG4作为输出的进位。
采用VHDL层次化文件设计一个四位全加器
采用VHDL层次化文件设计一个四位全加器一、实训目的1.巩固VHDL层次化文件设计方法。
2.培养应用VHDL层次化文件设计法的技能。
二、实训器材计算机与Quartus Ⅱ工具软件。
三、实训指导（一）实训原理4位二进制加法器由4个全加器构成，而全加器又由一个半加器和一个或门构成，半加器的真值表如表5-1所示：表5-1 半加器的真值表半加器的逻辑表达式为：so=NOT(a XOR(NOT b))co=a AND b一位全加器的真值表如表5-2所示：表5-2 一位全加器的真值表（二）实训步骤1.电路模块划分根据算法分析，4位二进制加法器可由4个全加器构成，画出其原理方框图。
全加器原理方框图如图5-1所示。
而每个全加器又可划分为一个半加器和一个或门这两个更小的模块，画出其原理方框图。
4位二进制加法器原理方框图如图5-2所示。
图5-1 一位全加器原理方框图图5-2 4位二进制加法器原理框图2.设计底层设计文件（1）设计半减器文件halfadd.vhd。
（2）设计或门电路文件orgate.vhd。
（3）设计全加器电路文件fulladd.vhd，其中把半加器和或门电路文件作为元件调用。
3.设计顶层设计文件设计顶层设计文件add4.vhd，其中把全加器文件作为元件调用。
VHDL代码如下：halfadd.vhd文件代码如下：ENTITY halfadd ISPORT(a,b:IN BIT;so,co:OUT BIT);END halfadd;ARCHITECTURE a OF halfadd ISBEGINPROCESS(a,b)BEGINso<=NOT(a XOR(NOT b)) AFTER 10ns; co<=a AND b AFTER 10 ns;END PROCESS;END a;orgate.vhd文件代码如下：ENTITY orgate ISPORT(a1,b1:IN BIT;o:OUT BIT);END orgate;ARCHITECTURE a OF orgate ISBEGINo<=a1 OR b1;END a;fulladd.vhd文件代码如下：ENTITY fulladd ISPORT(i1,i2,c_in:IN BIT;fs,c_out:OUT BIT);END fulladd;ARCHITECTURE a OF fulladd ISSIGNAL temp_s,temp_c1,temp_c2:BIT; COMPONENT halfaddPORT(a,b:IN BIT;so,co:OUT BIT);END COMPONENT;COMPONENT orgatePORT(a1,b1:IN BIT;o:OUT BIT);END COMPONENT;BEGINU0:halfadd PORT MAP(i1,i2,temp_s,temp_c1);U1:halfadd PORT MAP(temp_s,c_in,fs,temp_c2);U2:orgate PORT MAP(temp_c1,temp_c2,c_out);END a;add4.vhd文件代码如下：ENTITY add4 ISPORT(a,b:IN BIT_VECTOR(3 DOWNTO 0);cin:IN BIT;so:OUT BIT_VECTOR(3 DOWNTO 0);co:OUT BIT);END add4;ARCHITECTURE a OF add4 ISSIGNAL temp_co0,temp_co1,temp_co2:BIT;COMPONENT fulladd ISPORT(i1,i2,c_in:IN BIT;fs,c_out:OUT BIT);END COMPONENT;BEGINU0:fulladd PORT MAP(a(0),b(0),cin,so(0),temp_co0);U1:fulladd PORT MAP(a(1),b(1),temp_co0,so(1),temp_co1); U2:fulladd PORT MAP(a(2),b(2),temp_co1,so(2),temp_co2); U3:fulladd PORT MAP(a(3),b(3),temp_co2,so(3),co);END a;1.编译顶层设计文件把以上各个模块的VHDL设计文件放入同一个文件夹中，以顶层文件建立工程，直接编译顶层文件同时也就编译各个底层模块文件。
武汉理工大学EDA实验原理图输入法输入的4位全加器和Verilog HDL语言输入的16进制频率计
学生实验报告书实验类别EDA实验学院信息工程学院专业通信工程班级信息SY1001班姓名龙涛指导教师聂明新2012 年12 月30 日实验课程名称：EDA技术与应用图2 1位全加器电路图d:\adder中，取名为h_adder.bdf。
4）建立原理图文件为顶层设计工程。
然后将此文件h_adder.bdf设定为工程。
5）绘制半加器原理图。
将元件放入原理图编辑窗口，按图1接好电路。
6）仿真测试半加器。
全程编译后，打开波形编辑器。
选择File→new命令，在New 窗口中选择Vector Waveform File选项。
设置仿真时间区域，编辑输入波形，仿真器参数设置，启动仿真器，观察仿真结果。
3、将设计项目（一位半加器）设置成可调用的元件为了构成全加器的顶层设计，必须将以上设计的半加器h_adder.bdf设置成课调用的底层元件。
在半加器原理图文件处于打开的情况下，选择菜单File→Create/Update→Create Symbol Files for Current File，即可将当前电路图变成一个元件符号存盘，以便在高层次设计中调用。
图3 半加器示意图4、设计全加器顶层文件为了建立全加器顶层文件，必须打开一个原理图编辑窗口，方法同前。
1)选择菜单File→new→Block Diagram/Schematic File，将其设置成新的工程，命名为f_adder.bdf。
2)在打开的原理图编辑窗口中，双击鼠标，选择Project下先前生成的元件h_adder和若干元器件，按图2连接好一位全加器电路图。
3)仿真测试全加器。
全程编译后，打开波形编辑器。
选择File→new命令，在New窗口中选择Vector Waveform File选项。
设置仿真时间区域，编辑输入波形，仿真器参数设置，启动仿真器，观察仿真结果。
5、将设计项目（一位全加器）设置成可调用的元件为了构成4位全加器的顶层设计，必须将以上设计的全加器f_adder.bdf设置成课调用的底层元件。
FPGA4位全加器的设计
目录一、设计原理 (1)二、设计目的 (1)三、设计内容 (2)四、设计步骤 (2)五、总结与体会 (6)4位全加器设计报告一、设计原理全加器是指能进行加数、被加数和低位来的进位信号相加，并根据求和结果给出该位的进位。
4位加法器可以采用4个以为全加器级连成串行进位加法器，如下图所示，其中CSA 为一位全加器。
显然，对于这种方式，因高位运算必须要等低位进位来到后才能进行，因此它的延迟非常可观，高速运算无法胜任。
A 和B 为加法器的输入位串，对于4位加法器其位宽为4位，S 为加法器输出位串，与输入位串相同，C 为进位输入（CI ）或输出（CO ）。
实现代码为： 全加器真值表如下：module adder4(cout,sum,ina,inb,cin); output[3:0]sum; output cout;input[3:0]ina,inb; input cin;assign {count,sum}=ina+inb+cin; endmodule二、设计目的⑴熟悉ISE9.1开发环境，掌握工程的生成方法。
⑵熟悉SEED-XDTK XUPV2Pro 实验环境。
⑶了解Verilog HDL 语言在FPGA 中的使用。
⑷了解4位全加器的Verilog HDL 语言实现。
输 入 输 出Xi Yi Ci-1 SiCi 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 0 0 1 11111三、设计内容用Verilog HDL语言设计4位全加器，进行功能仿真演示。
四、设计步骤1、创建工程及设计输入。
⑴在E：\progect\目录下，新建名为count8的新工程。
⑵器件族类型（Device Family）选择“Virtex2P”器件型号（Device）选“XC2VP30 ff896-7”综合工具（Synthesis Tool）选“XST(VHDL/Verilog)”仿真器（Simulator）选“ISE Simulator”⑶下面一直next和确定。
EDA—VHDL的四位全加器
EDA —VHDL 的四位全加器设计1 设计分析全加器是能进行加数、被加数和低位来的进位信号相加，并根据求和结果给出该位的进位信号的加法电路。
其真值表如表1所示：根据真值表可得出下列表达式：根据以上表达式，可以用数据流方式设计出1位全加器。
要设计的是4位全加器，这里采用串行进位来设计。
先设计4个1位的全加器，然后将低位的进位输出与高位的进位输入相连，将要进行加法运算的两个4位数的每一位分别作为每一个1位全加器的输入，进行加法运算，所有的1位全加器的输出组成一个4位数，即输入的两个4位数之和，最高位的全加器产生的进位输出即两个4位数求和的进位输出。
4位全加器的原理图如图1所示：()()cinb a ab cin b a b a ab abcincin b a bcin a cin ab cout ⊕+=++=+++=()()()()cinb a cin b a cin b a cin ab b a cin b a b a abcin cin b a cin b a cin b a s ⊕⊕=⊕+⊕=+++=+++=图1 4位全加器原理图根据图1所示，可以采用结构化描述方式设计4位全加器。
2 程序设计设计的程序如下：LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY adder1 IS --1位全加器设计PORT(a,b,cin:IN STD_LOGIC;s,cout:OUT STD_LOGIC);END adder1;ARCHITECTURE dataflow OF adder1 IS --用数据流方式设计1位全加器SIGNAL tmp:STD_LOGIC; --用tmp表示a⊕b BEGINtmp<=a XOR b AFTER 10 ns;s<=tmp XOR cin AFTER 10 ns;cout<=(a AND b)OR(tmp AND cin) AFTER 20 ns;END dataflow;LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY adder4 IS --4位全加器设计PORT(a,b:IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);cin:IN STD_LOGIC;s:OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);cout:OUT STD_LOGIC);END adder4;ARCHITECTURE structural OF adder4 IS --用结构化描述风格设计4位全加器COMPONENT adder1PORT(a,b,cin:IN STD_LOGIC;s,cout:OUT STD_LOGIC);END COMPONENT;SIGNAL x,y,z:STD_LOGIC;FOR u1,u2,u3,u4:adder1 USE ENTITY WORK.adder1(dataflow);BEGINu1:adder1 PORT MAP(a(0),b(0),cin,s(0),x);u2:adder1 PORT MAP(a(1),b(1),x,s(1),y);u3:adder1 PORT MAP(a(2),b(2),y,s(2),z);u4:adder1 PORT MAP(a(3),b(3),z,s(3),cout);END structural;3 仿真结果对上面的程序进行仿真，先对1位全加器仿真，结果如图2所示：图2 1位全加器仿真图由图2可以看出，1位全加器的仿真结果与表1相符，说明1位全加器设计成功。
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ｅntiｔy pｒｏ1is
port(A1,Ｂ1，Ｇ１BAR，A0,B０,Ｇ0BAR:inｓtd_loｇic；
ｏr(couｔ,m1,ｍ２,m3）;
ﻩeｎdｍodule
ﻩ/*moduｌｅ ａdd(co,ｓ,a，b,ci)；／／数据流法
ﻩouｔput［3:0] s;
ﻩoutｐｕt co;
ﻩｉnpuｔ[３:0] a,b;
ﻩinput ｃi;
ﻩaｓsign {co,s｝＝a+b+ci；
ﻩendmodulｅ*/
libraｒyＩＥＥE；
endmoｄuｌe
ｍodｕｌe ｆuｌl_adｄ1（ａ，b,cin,sum,ｃｏuｔ);
ﻩiｎput a,b,cｉｎ;
ﻩoｕｔｐｕt sｕｍ,cout；
ﻩｗｉrｅ s1,m1,m2,m３；
ａnd（ｍ１,ａ,b),
(m2,ｂ,cin），
ﻩ(m3,a，ciｎ)；
xor（s1，a,b)，
ﻩ(sｕｍ，s1,ciｎ）；
四位全加器的VHDL与VｅriｌoｇHDL实现
———————————————————————————————— 作者：
———————————————————————————————— 日期：
四位全加器的VHDL／VeｒiｌogHＤL实现
加法器的分类
(一)半加器
能对两个1位二进制数进行相加而求得和及进位的逻辑电路称为半加器。或：只考虑两个一位二进制数的相加，而不考虑来自低位进位数的运算电路，称为半加器。图1为半加器的方框图。图２为半加器原理图。其中：A、Ｂ分别为被加数与加数，作为电路的输入端;S为两数相加产生的本位和,它和两数相加产生的向高位的进位C一起作为电路的输出。
s:oｕt std＿logiｃ_vecｔor（3 downto 0);
cout:out std_ｌogic);
end ａｄｄ4;
archiｔecｔuｒe bｅh ｏｆ add4 ｉｓ
siｇｎａl sｉnt:std_logic_ｖeｃｔｏr（4 ｄｏwnｔo 0)；
ｓignal aa，bｂ:std_loｇｉｃ＿veｃtor（4 dowｎｔo 0）;
outｐut[３:0] ｓ;
oｕtput ｃo;
ﻩinput[3:０] a,b;
iｎpuｔ ci;
reｇ co；
rｅｇ[3:0] s;
ﻩalways@(＊)
beｇin
{ｃo,ｓ}＝ａ+b+cｉ;
ﻩﻩend
eｎｄｍoｄule＊/
ﻩ
ﻩmｏdule add(s，co,a,b，ci)；//结构描述法
ﻩoutpｕt[3:0］ ｓ;
moduｌe add（A，Ｂ,CＩ,CO，S）;
paｒamｅtｅr Ｎ=4;
ﻩinpuｔ [N:1] Ａ,B;
input CI;
ﻩoｕtput ＣＯ；
output [N:１] S;
ﻩassｉgn ｛CO,S}=A+Ｂ＋ＣI;
ｅnｄmodule
四位全加器常用三种编程方法:
/*module add(ｓ,cｏ，a,b，cｉ)；/／行为描述法
so＜=ａ xｏr b; ﻫco＜=a aｎd b
程序设计：
lｉbrary iｅee;ﻫuｓｅ ieｅｅ．std_logｉc_１1６４．aｌl;
entｉtｙ ｈ_aｄder is
port (a，b:in std_logiｃ;
ｓｏ,ｃo:ｏｕt std_logｉc); ――定义输入、输出端口ﻫｅnｄ h_aｄdeｒ；ﻫarchiｔeｃtｕre ｂh ｏf h_adｄer isﻫｂegｉn
begｉn
aa＜='0' & a(3 ｄｏwntｏ 0); --４位加数矢量扩为5位,提供进位空间
ｂb<＝'0' & b（3 downto 0）;
ｓint<=ａａ+bb+ｃin；
s(3 dowｎtｏ 0)<＝sｉｎｔ(3 doｗｎto ０)；
cout<＝siｎｔ(４);
end ｂeh;
四位全加器VeｒiｌoｇHＤL程序代码如下:
ｏutpuｔ ｃｏ;
ﻩinpｕt[3:0] a,b；
ﻩinｐｕt ci;
fulｌ_ａdd１ ｆ0(a[0],b[0]，ci，ｓ[0],ci１）;
ﻩfuｌｌ_ａdｄ1 f1(a[1］,b[1],cｉ1，s［1],cｉ２);
ﻩfuｌl＿add1 f2(ａ[２］,b[２］，ci2,s[2],cｉ3);
full_ａdd１ f3(a［3],b[3］,ci3,s[3］,ｃo）;
根据二进制数相加的原则，得到半加器的真值表如表1所列。
信号输入
信号输出
A
B
S
C
0
0
0
0
0
1
1
0
1
0
1
0
1
１
0
1
表1 半加器的真值表
由真值表可分别写出和数S,进位数Ｃ的逻辑函数表达式为：
（1）
C=AB(２）
由此可见，式(１）是一个异或逻辑关系,可用一个异或门来实现;式(2)可用一个与门实现。仿真结果如图３所示:
六、四位全加器
四位全加器VＨDL程序代码如下:
library ieee;
usｅ iｅee.sｔd＿loｇic_１16４.aｌl；
uｓe ieeｅ.sｔd_logic_unsigned.all;
enｔｉty aｄｄ is
port（ｃin：iｎ sｔd_logic;
ﻩa，b：in std＿logiｃ_vector(3 downto ０);
图３ 半加器仿真图
(二）全加器
除本位两个数相加外，还要加上从低位来的进位数,称为全加器。图４为全加器的方框图。图5全加器原理图。被加数Aｉ、加数Bi从低位向本位进位Ｃi-1作为电路的输入，全加和Si与向高位的进位Ci作为电路的输出。能实现全加运算功能的电路称为全加电路。全加器的逻辑功能真值表如表2中所列。
so<=ａ xoห้องสมุดไป่ตู้ ｂ; ――“异或”运算ﻫｃo<=ａ ａnd b; ――“与”运算ﻫeｎd bｈ；
（二） 全加器ﻫ1位全加器可由两个半加器组成，在半加器的基础上，采用元件调用和例化语句,将件连接起来，而实现全加器的ＶＨDL编程和整体功能。全加器包含了两个半加器和一个或门。在此基础上可设计出四位全加器。
信号输入端
信号输出端
Ai
Bi
Ｃi
Ｓｉ
Ci
0
0
0
0
0
0
0
1
1
0
0
1
0
1
０
0
１
1
０
１
1
0
0
1
0
1
0
１
0
1
1
１
0
0
1
1
1
1
1
１
表2 全加器逻辑功能真值表
多位全加器连接可以是逐位进位,也可以是超前进位。逐位进位也称串行进位，其逻辑电路简单，但速度也较低。
5、加法器的VHDL实现
(一） 半加器
ＶＨＤL语言描述语句为: