VHDL实验：8421码转格雷码、数值比较器与全加器设计

"本实验手册包含了三个主要的数字逻辑实验：8421码到格雷码转换、数值比较器和全加器的设计。实验使用VHDL语言编写代码，并通过波形图仿真来验证其功能。" 在第一个实验中，学生被要求设计一个4位的8421码到4位格雷码的编码器。8421码是一种最常见的二进制数表示方式，而格雷码（Gray Code）是一种相邻码，相邻两个数之间只有一个位不同。VHDL代码定义了一个名为`text1`的实体，它有4个输入端口`d0`, `d1`, `d2`, `d3`，对应8421码的每一位，以及4个输出端口`q0`, `q1`, `q2`, `q3`，用于输出相应的格雷码。在RTL架构中，每个格雷码位是通过与其相邻的8421码位进行异或操作得到的，这样就实现了8421码到格雷码的转换。 第二个实验涉及数值比较器，它比较两个4位二进制数`A`和`B`的大小。VHDL实体`text2`接收这两个4位输入，并产生3个输出：`YA`, `YB`, `YC`，分别表示`A`大于`B`、`A`小于`B`和`A`等于`B`的情况。通过使用`if`语句，程序根据输入的`A`和`B`比较它们的大小，并设置相应的输出。在仿真过程中，这些输出将展示出两个数的比较结果。 第三个实验是关于全加器的设计。全加器是数字逻辑中的基本单元，它考虑了进位信号，能够处理二进制加法。全加器的逻辑表达式包含3个输入（加数`Ai`，被加数`Bi`和低位进位`Ci-1`）和2个输出（和`Si`和高位进位`Ci`）。实验要求根据全加器的电路结构和真值表编写VHDL程序，然后通过仿真验证其正确性。全加器通常由2个半加器和1个或门组成，半加器仅处理两个输入的加法，不考虑进位。 这三个实验都强调了VHDL在数字逻辑设计中的应用，通过代码实现逻辑功能，并通过仿真工具验证设计的正确性。这有助于学习者掌握数字逻辑的基础知识，包括编码转换、二进制比较以及加法运算的硬件实现。