【VHDL语言学习笔记(一)】 半加器

本文介绍了一种使用VHDL语言设计一位半加器的方法。通过Quartus II软件实现,并详细展示了VHDL源代码。该设计包括两个输入端口Ai和Bi,以及两个输出端口So(半加和)和Co(进位输出)。文章还提供了仿真波形图验证了设计的正确性。

目的:用VHDL文本输入法设计并实现一个一位半加器。

 

程序(使用quartus II软件进行编写)

library ieee;
use ieee.std_logic_1164.all;

entity add1_half is
	port(
		Ai,Bi		:in std_logic;
		So,Co		:out std_logic		--So半加和,Co进位输出
		);
end add1_half;

architecture behave of add1_half is
begin
	process(Ai,Bi)
	begin
		So <= Ai xor Bi;
		Co <= Ai and Bi;
	end process;
end behave;		

 仿真波形图

 

VHDL语言实现半加器有多种方式,以下是不同表达方式的代码及相关方法说明: ### 方式:使用case语句 ```vhdl library ieee; use ieee.std_logic_1164.all; entity h_adder is port (a,b:in STD_LOGIC; co,so:out STD_LOGIC); end h_adder; architecture fh of h_adder is signal sel:STD_LOGIC_VECTOR(1 downto 0); begin sel <= a&b; process(sel) begin case sel is when "00"=>so<='0';co<='0'; when "01"=>so<='1';co<='0'; when "10"=>so<='1';co<='0'; when "11"=>so<='0';co<='1'; when others=>null; end case; end process; end fh; ``` 此代码通过信号选择 `sel` 来确定 `a` 和 `b` 的不同组合,再利用 `case` 语句根据 `sel` 的值给 `so`(半加和)和 `co`(进位输出)赋值,以实现半加器功能[^3]。 ### 方式二:使用逻辑运算表达式 ```vhdl library ieee; use ieee.std_logic_1164.all; entity h_adder is port (a,b:in STD_LOGIC; co,so:out STD_LOGIC); end h_adder; architecture fh of h_adder is begin so <= not(a xor (not b)); co <= a and b; end fh; ``` 该代码直接运用逻辑运算表达式来计算 `so` 和 `co` 的值,`so` 通过异或和非运算得出,`co` 由与运算得到,从而实现半加器功能[^3]。 ### 方式三:使用 `process` 语句和逻辑运算 ```vhdl library ieee; use ieee.std_logic_1164.all; entity add1_half is port( Ai,Bi :in std_logic; So,Co :out std_logic --So半加和,Co进位输出 ); end add1_half; architecture behave of add1_half is begin process(Ai,Bi) begin So <= Ai xor Bi; Co <= Ai and Bi; end process; end behave; ``` 此代码借助 `process` 语句,当输入信号 `Ai` 或 `Bi` 发生变化时,就会重新计算 `So` 和 `Co` 的值,`So` 是异或运算结果,`Co` 是与运算结果,以此实现半加器功能[^4]。 ### 方式四:数据流描述方式 ```vhdl library ieee; use ieee.std_logic_1164.all; entity h_adder is port( a,b : in std_logic; co,so : out std_logic ); end entity h_adder; architecture aa of h_adder is begin so <= a xor b; co <= a and b; end aa; ``` 该代码采用数据流描述方式,直接用逻辑运算表达式对输出信号 `so` 和 `co` 进行赋值,实现半加器功能[^5]。
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