使用EDA软件QuartusII设计4位二进制运算器

"该资源是李肇阳同学的软件41班EDA实验报告，内容涉及在可编程逻辑器件上设计并实现一个能进行4位无符号二进制加减运算的运算器。实验使用EDA软件QuartusII，基于DE2-70实验板上的FGPA芯片EP2C70F896C6N。" 在这个实验中，李肇阳同学主要实现了以下几个关键知识点： 1. **全加器设计**： - **1位全加器**：由非门、与门、或非门组合，实现基本的二进制加法，包括本位加、进位输入和进位输出。 - **4位全加器**：通过4个1位全加器串联，实现串行进位，处理4位二进制数的加法。 2. **4位加减运算器**： - **加法与减法**：在4位全加器基础上增加一个控制输入，决定执行加法还是减法。减法通过补码运算实现，先取被减数的补码，然后与减数相加，若结果为负数，则再取反并在末位加1转化为原码。 - **符号位处理**：通过1位全加器和非门、与门生成最高位和符号位，以表示结果的正负。 3. **结果输出**： - **二进制输出**：运算结果以5位原码和1位符号位的形式表示。 - **七段字符输出**：将二进制结果转换为BCD（二进制编码的十进制）码，再通过BCD-七段字符显示译码器转化为七段数码管显示的十进制数。符号位直接由LED灯显示。 4. **EDA工具应用**： - **QuartusII**：这是一款电子设计自动化软件，用于FPGA设计，支持原理图输入方式，便于实现数字系统的逻辑设计和仿真。 5. **硬件平台**： - **DE2-70实验板**：配备有FGPA芯片EP2C70F896C6N，提供实验所需的硬件环境，包含各种接口和外设，如数码管和LED灯，用于实际展示运算结果。 6. **实验流程与验证**： - **顶层电路图**：展示了整个运算器的逻辑连接，是设计的综合体现。 - **顶层仿真波形图**：虽然未完全展示，但用于验证设计的正确性，检查所有可能的输入情况下的运算结果。 通过这个实验，李肇阳同学不仅掌握了FPGA设计的基本流程，还深入了解了数字逻辑、补码运算、编码转换和EDA工具的使用。这对于软件工程专业的学生来说，是实践数字系统设计和硬件接口编程的重要步骤。