16位全加器
通过该实验，学习元件例化。
1个16位全加器由4个4位全加器构成；
1个4位全加器由4个1位全加器构成；
1位全加器由两个半加器加上一个或门构成；
一个半加器由门级电路构成。
如下图：
顶层文件：
第二层：1个16位全加器由4个4位全加器构成；
第三层：1个4位全加器由4个1位全加器构成；
第四层：1位全加器由两个半加器加上一个或门构成；
第五层：一个半加器由门级电路构成
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A |
B |
Sum |
C_out |
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0 |
0 |
0 |
0 |
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0 |
1 |
1 |
0 |
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1 |
0 |
1 |
0 |
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1 |
1 |
0 |
1 |
门级电路如下：
代码部分：
顶层文件：
//16为全加器
//顶层文件为16为全加器
module add_full_16(a,b,c_in,sum,c_out);
input
[15:0]a,b;
input c_in;
output
[15:0]sum;
output c_out;
wire M0_c_out,M1_c_out,M2_c_out;
add_full_4 M0(.a(a[3:0]),.b(b[3:0]),.c_in(c_in),.sum(sum[3:0]),.c_out(M0_c_out));
add_full_4 M1(.a(a[7:4]),.b(b[7:4]),.c_in(M0_c_out),.sum(sum[7:4]),.c_out(M1_c_out));
add_full_4 M2(.a(a[11:8]),.b(b[11:8]),.c_in(M1_c_out),.sum(sum[11:8]),.c_out(M2_c_out));
add_full_4 M3(.a(a[15:12]),.b(b[15:12]),.c_in(M2_c_out),.sum(sum[15:12]),.c_out(c_out));
endmodule
第二层：
//4位全加器，4个4为全加器构成一个16位的全加器
module add_full_4(a,b,c_in,sum,c_out);
input
[3:0]a,b;
input c_in;
output
[3:0]sum;
output c_out;
wire B0_c_out,B1_c_out,B2_c_out;
add_full B0(.a(a[0]),.b(b[0]),.c_in(c_in),.sum(sum[0]),.c_out(B0_c_out));
add_full B1(.a(a[1]),.b(b[1]),.c_in(B0_c_out),.sum(sum[1]),.c_out(B1_c_out));
add_full B2(.a(a[2]),.b(b[2]),.c_in(B1_c_out),.sum(sum[2]),.c_out(B2_c_out));
add_full B3(.a(a[3]),.b(b[3]),.c_in(B2_c_out),.sum(sum[3]),.c_out(c_out));
endmodule
第三层：
//1位全加器
//4个1位全加器构成一个4位全加器
module add_full(a,b,c_in,sum,c_out);
input a,b;
input c_in;
output sum;
output c_out;
wire h0_sum,h0_c_out,h1_c_out;
add_half h0(.a(a),.b(b),.sum(h0_sum),.c_out(h0_c_out));
add_half h1(.a(c_in),.b(h0_sum),.sum(sum),.c_out(h1_c_out));
assign c_out
= h0_c_out | h1_c_out;
endmodule
第四层：
//半加器
//两个半加器加上一个或门构成1位全加器
module add_half(a,b,sum,c_out);
input a,b;
output sum;
output c_out;
and u0(c_out
,a ,b);
xor u1(sum
,a ,b);
endmodule
前仿真代码：
`timescale
1ns/1ns
module add_full_16_tb;
reg
[15:0]a,b;
reg c_in;
wire
[15:0]sum;
wire c_out;
add_full_16 add_full_16(.a(a),.b(b),.sum(sum),.c_in(c_in),.c_out(c_out));
integer i;
initial
begin
a =
0;b =0;c_in
=0;
forever
begin
for(i=0;i<65536;i=i+1)begin
#10 a
= i;b
= i;c_in
= 0;
#10 a
= i;b
= i;c_in
= 1;
end
end
end
endmodule
仿真图：