首先,我们需要设计一个全加器模块。全加器接收两个输入位A和B以及一个进位输入C_in,输出和S和一个进位输出C_out。
module full_adder(input A, B, C_in, output S, C_out);
assign {C_out, S} = {C_in, A & B | ~C_in};
endmodule
接下来,我们需要设计一个4位串行进位加法器。这个加法器接收两个4位二进制数A和B以及一个进位输入C_in,输出和S和一个进位输出C_out。我们可以使用3个全加器来实现这个加法器。
module carry_lookahead_adder(input A, B, C_in, output S, C_out);
wire [3:0] G, P, C[2:0];
full_adder FA0(A[0], B[0], C_in[0], S[0], C_out[0]);
full_adder FA1(A[1], B[1], C_in[1], S[1], C_out[1]);
full_adder FA2(A[2], B[2], C_in[2], S[2], C_out[2]);
full_adder FA3(A[3], B[3], C_in[3], S[3], C_out[3]);
assign {C_out, S} = {C_in, G[2:0] & (P[2:0] | ~C_in[2:0])};
endmodule
现在我们需要设计一个七段数码管显示模块。这个模块接收一个4位二进制数S,并将其显示在七段数码管上。
module seven_segment_display(input [3:0] S, output reg [6:0] seg);
always @(*) begin
seg = 7'b1111111;
case (S)
4'b0000: seg = 7'b1100001;
4'b0001: seg = 7'b1110001;
4'b0010: seg = 7'b1111001;
4'b0011: seg = 7'b0000110;
4'b0100: seg = 7'b0010010;
4'b0101: seg = 7'b0010011;
4'b0110: seg = 7'b0011001;
4'b0111: seg = 7'b1111000;
default: seg = 7'b1111111;
endcase
end
endmodule
最后,我们需要将这三个模块连接起来,并添加按键和七段数码管的驱动信号。
module top(input A, input B, input C_in, input [3:0] key, output [3:0] seg);
wire [3:0] G, P, C[2:0];
carry_lookahead_adder CLA(A, B, C_in, G, C);
seven_segment_display SD(G[2:0], seg);
assign seg = SD.seg;
endmodule
这样,我们就完成了一个4位串行进位加法器的设计和实现。