“Get Started with Quartus-II: Building a Full Adder”

文章目录

  • 前言
  • 一、相关概念
  • 1.半加器
  • 2.全加器
  • 二、原理图输入实现全加器
  • 1.半加器实现
  • 2.半加器仿真
  • 3.全加器实现
  • 4.硬件下载
  • 三、总结
  • 参考链接
  • 前言

    在做这里的学习之前,需要先把Modelsim SE 安装好,Quartus-II及其固件库等,这个实验本身并不复杂,但是在做的过程中会有很多小的地方报错,按步骤一步一步来,否则很容易出错。

    一、相关概念

    1.半加器

    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。
    真值表如下

    2.全加器

    全加器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。
    真值表如下(Ai为被加数,Bi为加数,相邻低位来的进位数为Ci-1,输出本位和为Si。向相邻高位进位数为Ci)

    半加器与全加器区别
    半加器没有接收进位的输入端,全加器有进位输入端,在将两个多位二进制数相加时,除了最低位外,每一位都要考虑来自低位的进位,半加器则不用考虑,只需要考虑两个输入端相加即可。

    二、原理图输入实现全加器

    1.半加器实现

    新建工程
    ①File->New Project Wizard
    ②next至项目名称设置

    ③选择目标芯片:cycloneIVE系列的EP4CE115F29C7

    ④EDA Tool Setting设置

    确认信息后finish即可。
    新建原理图文件
    ①file->new,选择Design Files

    ②双击原理图空白处,从“ Symbol”窗中选择需要的符号,或者直接在“name”文本框中键入元件名

    ③分别调入元件and2,xnor和输入输出引脚input和output,拖动引脚即可连接。然后双击input和output即可修改引脚名。

    ④编译

    调试与仿真
    ①为了构成全加器的项层设计,必预将以上设计的半加器half_adder.bdf设置成可调用的元件。即可将当前文件h_adder. bdf变成一个元件符号存盘,以待在高层次设计中调用。
    File->Create/Update->Create Symbol Files for Current File

    2.半加器仿真

    ①新建文件,file->new->university program VWF

    ②输入波形文件。在波形文件编辑器左端大片空白处双击,点击“node finder”按钮。

    ③点击“list”按钮,则半加器中所有的输入输出引脚全部出现在对话框左边。再在该界面上点击“>>”,则把左边所有的端口都选择到右边,进入波形

    完成设置之后出现波形

    ④设置输入波形输入取值。方法可以是选中某段需要设置数值“1”的波形,然后在工具栏上点击按钮 ,即可。反之设置“0”,或其余数值同法可行。

    ⑤仿真。先保存文件为“half_adder.vwf”,点击工具栏上仿真按钮 ,完成后会自动跳出仿真后的文件

    出现报错
    做到这里,会出现报错,这时需要进行一些设置。
    ①tools->options

    ②tools->Launch silutation…

    仿真!!!
    分别点击两个仿真按钮即可

    3.全加器实现

    ①在之前的项目上新建一个原理图,3个input(ain,bin,cin),2个output(cout,sum),2个half_adder(自己上一步建立的可调用元件),1个or2,连接如下:

    ②设置为顶层文件project→set as top_level entity
    ③仿真,步骤和上面半加器仿真相同(在仿真之前要先将.bdf文件编译一下)

    4.硬件下载

    ①引脚绑定
    引脚绑定前先要确定具体硬件电路,即目标芯片与外围电路(输入、输出显示等)的连接情况。实验室使用的ED2-115开发板,除了核心FPGA芯片外,还自带一些外围输入输出电路。我们就是利用这些输入输出电路来进行硬件测试。
    开发板如下:

    全加器引脚绑定设计开发板上的18个拨码开关选其中三个,SW0,SW1,SW2分别接a,b,c(开关向上拨和向下拨分别显示输入是高还是低电平);LED0,LED1分别接cout和sum,灯亮表示输出为“1”,灯灭表示输出为“0”。
    硬件设计好后,还需要查引脚图(引脚图见附录)进行引脚绑定。
    从 附 录 “ 表 4-1 拨 动 开 关 引 脚 配 置 ” 中 找 到 输 入 的 三 个 开 关
    SW0,SW1,SW2,再找到对应的“FPGA引脚号”。如图:

    在附录的表 4-3 中查找到 LED 的引脚配置

    assignments→pin planner,在弹出的绑定窗口中填入以下信息

    绑定之后再进行一次编译,之后就可以下载到硬件测试了。

    ②硬件下载
    连接开发板,点击软件工具栏上的按钮

    点击按钮“hardware setup…”,然后在弹出的对话框中选择“USB blaster”,再点击“ok”

    如下操作

    三、总结

    在做这里的学习之前,需要先把Modelsim SE 安装好,Quartus-II及其固件库等,这个实验本身并不复杂,但是在做的过程中会有很多小的地方报错,按步骤一步一步来,否则很容易出错。一开始不是很理解全加半加这些概念,但是在全加器仿真这里,因为需要用到上一步的半价器,突然就明白了这两个概念,两个半加器组成全加器(我可太笨了呜呜)。

    参考链接

    这两篇写得非常仔细,强烈推荐,我之前错了好多次,后面跟着这个做一下就成了。
    QuartusⅡ 13.1 安装
    Modelsim SE 安装

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