16位计数器之元件例化的学习

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

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：