quartus ii使用case语句设计全加器
时间: 2024-10-06 18:05:41 浏览: 298
在Quartus II工具中,Case语句通常用于状态机的设计或者组合逻辑电路中,特别是在Verilog HDL语言中实现全加器。全加器是一个基本的算术电路,可以对两个二进制数加上一个公共的进位输入。下面是使用Case语句在Verilog中设计一个简单的4位全加器的例子:
```verilog
module full_adder (
input [1:0] a,
input [1:0] b,
input c_in,
output [2:0] sum_out,
output carry_out
);
always @(a or b or c_in) begin
case(c_in)
0: begin
sum_out = a ^ b; // 无进位,直接XOR运算
carry_out = (a & b);
end
1: begin
sum_out = a ^ b ^ 1'b1; // 有进位,XOR后再异或1
carry_out = (a & b) | (a & ~b) | (~a & b); // 根据进位规则计算新的进位
end
endcase
end
endmodule
```
在这个例子中,`c_in`是进位输入,`sum_out`是相加的结果,`carry_out`是新产生的进位。Case结构根据`c_in`的不同值执行相应的逻辑。
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1. **模块声明**:
首先,定义一个名为`full_adder`的模块,它接收两个输入(A和B),一个进位输入(Cin),并返回两个输出(Sum和 Cout)。
```verilog
module full_adder(
input [1:0] A, B, Cin,
output reg [1:0] Sum,
output reg Cin_out
);
```
2. **Case结构**:
使用case语句根据A、B和Cin的组合来确定Sum和Cout的结果。例如,当A=0且B=0时,Sum应等于Cin;其他情况通过布尔逻辑计算Sum。
```verilog
assign Sum = case {
{A[0], B[0]}: Cin, // 当A和B都为0时,Sum=Cin
{A[0], B[1]}: A ^ B, // 当A=0, B=1 或者 A=1, B=0时,Sum=A XOR B
{A[1], B[0]}: A ^ B ^ Cin, // 当A=1, B=0 且 Cin=1时,Sum=A XOR B XOR Cin
{A[1], B[1]}: A + B + Cin // 其他所有情况,Sum = A + B (按二进制加法规则)
};
assign Cin_out = Cin; // Cout通常直接等于Cin,假设当前电路不需要额外的加法
```
3. **模块结束**:
结束模块声明,并可能添加一些其他配置或初始化语句。
```verilog
endmodule
```
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以下是一个基本的Verilog HDL设计步骤:
1. **模块定义**:
```verilog
module adder(input [1:0] a, b, c_in, output [1:0] sum, carry_out);
```
定义了输入a和b为两位的二进制数,c_in为进位输入,sum为结果输出,carry_out为新的进位输出。
2. **case语句设计**:
```verilog
wire temp; //临时变量
case (c_in)
0 : begin
temp = a ^ b; //无进位时的简单异或操作
carry_out = temp & ~a & ~b;
sum = temp;
end
1 : begin
temp = a ^ b ^ c_in; //有进位时,考虑额外的加法项
carry_out = (a & b) | (temp & (~a & ~b));
sum = temp;
end
endcase
```
使用case结构根据不同进位值(0和1)计算不同的和及进位。
3. **波形仿真和分析**:
- 在Quartus II中,导入设计文件后,点击工具栏的"Simulate" -> "Waveform Editor",可以在那里设置信号源并观察各个信号的变化情况。
- 检查sum和carry_out的输出是否符合预期,并分析它们之间的关联。
4. **引脚分配**:
- 在Design > Pin Planner阶段,将模块的输入和输出端口映射到实际器件的I/O上。确保连接正确,例如A、B、Cin、Sum、Cout等。
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