设计板载微处理器实现二进制数加法计算器

资源摘要信息: "ise.zip_板子上计算器" 本项目旨在实现一个简易的计算器，其可以在特定的硬件板子上进行操作。该计算器能够完成两个2位二进制数的加法运算。项目中涉及到的知识点广泛，包括了数字电路基础、FPGA编程、VHDL语言设计以及人机交互界面的设计等多个方面。 在设计过程中，需要使用到ISE（集成软件环境）工具，它是Xilinx公司推出的一款用于开发FPGA和CPLD的软件平台。ISE支持VHDL和Verilog HDL等硬件描述语言，并允许工程师进行设计输入、综合、仿真和配置下载等一系列开发流程。 **二进制加法与硬件设计** - **二进制加法原理：** 二进制数的加法原理与十进制加法类似，不同之处在于二进制系统只使用两个数字0和1。二进制加法有四个基本操作规则：0+0=0，0+1=1，1+0=1，以及1+1=10（进位）。当两个二进制数相加时，从最低位开始逐位相加，如果某一位相加结果为10，则将0写入该位，进位1则加到下一位。 - **硬件表示：** 在硬件层面上，二进制加法通常使用全加器来实现。全加器是一种数字电路，它能够实现3个一位二进制数的加法运算（包括两个加数和一个进位输入）并输出一个和数以及一个进位输出。 - **4位二进制加法器设计：** 本项目中，我们需要设计一个4位的二进制加法器，因为涉及到两个2位的二进制数相加。这意味着我们需要4个全加器来完成运算，第一级全加器处理最低位（SW0+SW1），第二级全加器处理次低位（SW0+SW1+来自第一级的进位），以此类推。 **FPGA与ISE工具** - **FPGA概述：** FPGA（现场可编程门阵列）是一种可以通过编程来配置其内部逻辑功能的集成电路。它由可重复编程的逻辑块和可编程互连组成，允许用户自定义电路设计。 - **ISE工具应用：** 在ISE工具中，工程师需要创建一个项目来实现计算器的设计。项目文件通常包含了HDL代码、约束文件以及可能的顶层模块的符号表示。 **VHDL语言设计** - **VHDL描述：** 本项目中，计算器的设计会使用VHDL进行描述。VHDL是一种硬件描述语言，用于模拟电子系统，特别是数字电路。VHDL可以用于描述电路的结构和行为，并能用于复杂的集成电路的测试。 **用户界面设计** - **按钮与开关输入：** 用户通过板子上的开关（SW3,SW2,SW1,SW0）输入两个2位的二进制数，通过按钮（BTN North）来启动计算过程。 - **LED显示输出：** 当按钮被按下时，计算结果将通过LED灯（LD3~LD0）显示，其中LD3为最高位，LD0为最低位。这要求在设计中必须正确地连接二进制加法器的输出到LED灯。 - **超级终端输出：** 除了硬件显示外，计算结果也需要在超级终端上显示。这要求设计中必须包含与超级终端通信的接口设计，通常是通过串行通信来实现。 **文件名称列表说明** - **xst:** 这可能是一个包含XST综合器信息的文件，XST是ISE中的一个综合工具，用于将HDL代码转换成FPGA中的逻辑元件。 - **loopback.restore:** 此文件可能用于恢复之前保存的项目设置或状态。 - **kcpsm3.v, kuart_rx.v, kcuart_rx.v:** 这些文件包含的VHDL代码可能是项目中用于实现特定功能的硬件模块，比如一个简单可编程串行微处理器（kcpsm3）和用于串行通信的UART接收模块。 - **loopback_map xrpt, loopback.ntrc_log, loopback.syr:** 这些文件可能是ISE在编译、综合、映射过程中产生的日志、报告或符号文件。 - **PROGRAM.V:** 这个文件名暗示它是一个VHDL源文件，可能包含实现板子上计算器的主要逻辑代码。 - **loopback.ngr:** 可能是网络生成报告文件，包含了编译和综合后生成的网络列表信息。 整个项目需要对FPGA的综合、实现和配置流程有深入理解，并且需要熟练使用ISE工具进行项目设计和调试。此外，项目还要求具备对数字电路设计、VHDL编程以及串行通信等知识点的扎实掌握。