分别使用原理图和VHDL语言输入方法设计8位全加器

大庆石油学院硬件课程设计1大庆石油学院课程设计2006年9月12日课程硬件课程设计题目分别使用原理图和VHDL语言输入方法设计8位全加器院系计算机与信息技术学院专业班级计算机科学与技术04-4班学生姓名孟庆军学生学号040702140408指导教师李井辉大庆石油学院硬件课程设计2大庆石油学院课程设计任务书课程硬件课程设计题目分别使用原理图和VHDL语言输入方法设计8位全加器专业计算机科学与技术姓名孟庆军学号040702140408主要内容、基本要求、主要参考资料等一、主要内容：利用EDA-V型实验系统、微机和Maxplus-II软件系统，分别使用原理图和VHDL语言输入方法设计8位全加器。要求利用层次设计方法，首先设计1位半加器，仿真和测试成功后把它保存到元件库中去；之后以1位半加器为底层元件设计1位全加器，仿真和测试成功后把它也保存到元件库中去；最后以1位全加器为基本元件，设计8位全加器的顶层文件，进行仿真和测试。二、基本要求：1、熟练掌握EDA软硬件系统的使用方法。2、设计出8位全加器，精通原理图输入方法，初步学会使用VHDL语言输入方法。3、学会功能仿真和时序仿真。4、按照规范写出论文，要求字数在4000字以上，并进行答辩。论文内容包括概述（学习、调研、分析、设计的内容摘要）、EDA技术的现状和发展趋势、对EDA_V型实验系统和MaxplusII软件的掌握程度、8位全加器设计过程（包括原理图或程序设计、编译、仿真分析、硬件测试的全过程），论文中含有原理图、程序、仿真波形图及其分析报告。三、主要参考资料：[1]潘松.EDA技术实用教程[M].北京：科学出版社,2003.11-13.[2]杨恒.FPGA/CPLD最新实用技术指南[M].北京：清华大学出版社,2005.20-22.[3]EDA先锋工作室.AlteraFPGA/CPLD设计(基础篇)[M].北京：人民邮电出版社2005.32-33.[4]求是科技.CPLD/FPGA应用开发技术与工程实践[M].北京：人民邮电出版社2005.55-58.[5]潘松.SOPC技术实用教程[M].清华大学出版社.2005.1-15.完成期限第28周指导教师专业负责人年月日大庆石油学院硬件课程设计3大庆石油学院课程设计成绩评价表课程名称硬件课程设计题目名称分别使用与原理图和VHDL语言输入方法设计8位全加器学生姓名孟庆军学号040702140408指导教师姓名李井辉职称讲师序号评价项目指标满分评分1工作量、工作态度和出勤率按期圆满的完成了规定的任务，难易程度和工作量符合教学要求，工作努力，遵守纪律，出勤率高，工作作风严谨，善于与他人合作。202课程设计质量课程设计选题合理，计算过程简练准确，分析问题思路清晰，结构严谨，文理通顺，撰写规范，图表完备正确。453创新工作中有创新意识，对前人工作有一些改进或有一定应用价值。54答辩能正确回答指导教师所提出的问题。30总分评语：指导教师：年月日大庆石油学院硬件课程设计4摘要本文介绍了利用EDA-V硬件系统和微机上的MaxPlus-II等软件系统，分别使用原理图和VHDL语言输入方法设计8位全加器。利用层次设计方法，设计底层文件一个一位半加器；设计顶层文件一个一位全加器；设计顶层文件8位全加器。VHDL的英文全名是Very-High-SpeedIntegratedCircuitHardwareDescriptionLanguage,诞生于1982年。1987年底，VHDL被IEEE和美国国防部确认为标准硬件描述语言。自IEEE公布了VHDL的标准版本，IEEE-1076（简称87版）之后，各EDA公司相继推出了自己的VHDL设计环境，或宣布自己的设计工具可以和VHDL接口。此后VHDL在电子设计领域得到了广泛的接受，并逐步取代了原有的非标准的硬件描述语言。1993年，IEEE对VHDL进行了修订，从更高的抽象层次和系统描述能力上扩展VHDL的内容，公布了新版本的VHDL，即IEEE标准的1076-1993版本，（简称93版）。现在，VHDL和Verilog作为IEEE的工业标准硬件描述语言，又得到众多EDA公司的支持，在电子工程领域，已成为事实上的通用硬件描述语言。有专家认为，在新的世纪中，VHDL于Verilog语言将承担起大部分的数字系统设计任务。EDA技术的发展史、简单说明MaxPlus-II的使用过程，阐述了8位全加器的设计与实现的相关过程，包括设计的基本原理，实现的相关细节，分析系统的重点与难点等相关技术问题，完成8位全加器的全部设计，并且进行测试及分析结果。关键词：EDA（电子设计自动化）；VHDL（硬件描述语言）大庆石油学院硬件课程设计5目录第1章概述.........................................................61.1EDA的概念.....................................................................................................................61.2EDA的工作平台............................................................................................................7第2章原理图法八位全加器的设计.....................................82.1加法器的系统分析.........................................................................................................82.2八位全加器的设计过程................................................................................................82.3设计过程.........................................................................................................................9第3章VHDL语言法设计八位全加器....................................113.1用VHDL语言设计半加器.......................................................................................113.2用VHDL语言设计一位全加器.................................................................................123.3用VHDL语言设计八位全加器.................................................................................12结论...............................................................14参考文献............................................................15大庆石油学院硬件课程设计6第1章概述1.1EDA的概念EDA是电子设计自动化（ElectronicDesignAutomation）的缩写，在20世纪90年代初从计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助测试（CAT）和计算机辅助工程（CAE）的概念发展而来的。EDA代表了当今电子设计技术的最新发展方向，它的基本特征是：设计人员按照“自顶向下”的设计方法，对整个系统进行方案设计和功能划分，系统的关键电路用一片或几片专用集成电路（ASIC）实现，然后采用硬件描述语言（HDL）完成系统行为级设计，最后通过综合器和适配器生成最终的目标器件，这样的设计方法被称为高层次的电子设计方法。现在对EDA的概念或范畴用得很宽。包括在机械、电子、通信、航空航天、化工、矿产、生物、医学、军事等各个领域，都有EDA的应用。目前EDA技术已在各大公司、企事业单位和科研教学部门广泛使用。例如在飞机制造过程中，从设计、性能测试及特性分析直到飞行模拟，都可能涉及到EDA技术。本文所指的EDA技术，主要针对电子电路设计、PCB设计和IC设计。EDA设计可分为系统级、电路级和物理实现级。利用EDA工具，电子设计师可以从概念、算法、协议等开始设计电子系统，大量工作可以通过计算机完成，并可以将电子产品从电路设计、性能分析到设计出IC版图或PCB版图的整个过程在计算机上自动处理完成。现在对EDA的概念或范畴用得很广。包括在机械、电子、通信、航空航天、化工、矿产、生物、医学、军事等各个领域，都有EDA的应用[1]。目前EDA技术已在各大公司、企事业单位和科研教学部门广泛使用。例如在飞机制造过程中，从设计、性能测试及特性分析直到飞行模拟，都可能涉及到EDA技术。本次毕业设计课题实现的核心技术即为EDA相关技术.1.1.1EDA技术及应用电子设计技术的核心就是EDA技术，EDA是指以计算机为工作平台，融合应用电子技术、计算机技术、智能化技术最新成果而研制成的电子CAD通用软件包，主要能辅助进行三方面的设计工作，即IC设计、电子电路设计和PCB设计。EDA技术已有30年的发展历程，大致可分为三个阶段。70年代为计算机辅助设计（CAD）阶段，人们开始用计算机辅助进行IC版图编辑、PCB布局布线，取代了手工操作。80年代为计算机辅助工程（CAE）阶段。与CAD相比，CAE除了有纯粹的图形绘制功能外，又增加了电路功能设计和结构设计，并且通过电气连接网络表将两者结合在一起，实现了工程设计。CAE的主要功能是：原理图输人，逻辑仿真，电路分析，自动布局布线，PCB后分析。90年代为电子系统设计自动化（EDA）大庆石油学院硬件课程设计7阶段。EDA技术发展迅猛，逐渐在教学、科研、产品设计与制造等各方面都发挥着巨大的作用。在教学方面：几乎所有理工科(特别是电子信息)类的高校都开设了EDA课程。主要是让学生了解EDA的基本原理和基本概念、鳞握用佃L描述系统逻辑的方法、使用扔A工具进行电子电路课程的模拟仿真实验并在作毕业设计时从事简单电子系统的设计，为今后工作打下基础。具有代表性的是全国每两年举办一次大学生电子设计竞赛活动。在科研方面：主要利用电路仿真工具(EwB或PSPICE、VLOL等)进行电路设计与仿真；利用虚拟仪器进行产品调试；将O)LI)／FPGA器件的开发应用到仪器设备中。例如在CDMA无线通信系统中，所有移动手机和无线基站都工作在相同的频谱，为区别不同的呼叫，每个手机有一个唯一的码序列，CDMA基站必须能判别这些不同观点的码序列才能分辨出不同的传呼进程；这一判别是通过匹配滤波器的输出显示在输人数据流中探调到特定的码序列；FPGA能提供良好的滤波器设计，而且能完成DSP高级数据处理功能，因而FPGA在现代通信领域方面获得广泛应用。在产品设计与制造方面：从高性能的微处理器、数字信号处理器一直到彩电、音响和电子玩具电路等，EDA技术不单是应用于前期的计算机模拟仿真、产品调试，而且也在P哪的制作、电子设备的研制与生产、电路板的焊接、朋比的制作过程等有重要作用。可以说电子EDA技术已经成为电子工业领域不可缺少的技术支持。EDA技术在进入21世纪后，由于更大规模的FPGA和凹m器件的不断推出，在仿真和设计两方面支持标准硬件描述语言的功能强大的EDA软件不断更新、增加，使电子EDA技术得到了更大的发展。电子技术全方位纳入EDA领域，EDA使得电子领域各