16位ALUVHDL实现源程序

FPGA16位ALU的VHDL源程序,有详细注释。

思考题： 编写十六位运算器的VHDL程序——MYALU

实验任务：用CPT16 的扩展实验板上的开关K3 、K2、K1、K0做为输入、八段数码

管LED0..LED3做为输出，用VHDL语言编写程序，下载到EP1C6中，实现十六位模型机的MYALU 功能见下表。

实验说明： 在MYALU.VHD程序设计中，定义

A 为16位累加器，其值由K3 、K2 两组开关输入；

W 为16位工作寄存器，其值由K1、 K0 两组开关共输入；

S2、S1、S0 为运算功能控制位，接在K4开关的第2、1、0个开关上，根

据S2、S1、S0 的不同，MYALU 实现不同功能

D为运算结果输出，显示在四位八段管LED3..LED0上；

CIn 为进位输入，由K4 开关组的第3 个开关输入；

COut 为进位输出，用发光二极管L0 显示其状态。

逻辑功能：

library ieee; ------库程序包调用 use ieee.std_logic_1164.all;

use ieee.std_logic_arith.all;

use ieee.std_logic_unsigned.all;

FPGA16位ALU的VHDL源程序,有详细注释。

entity asanxia is ------实体：电路外观配置

port

(inA : IN UNSIGNED(15 DOWNTO 0); -- K3, K2 inA

inW : IN UNSIGNED(15 DOWNTO 0); -- K1, K0 inW

outLED : OUT STD_LOGIC_VECTOR(15 DOWNTO 0); -- LED3~LED0 outLED inC : IN STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0); --Control Input inC

Cin:IN STD_LOGIC; --C Input k4.3 Cin

Cout: OUT STD_LOGIC -- C Output L0 Cout

);

end asanxia;

architecture arch of asanxia is ------结构体：电路功能描述

--中间变量

signal c:std_logic_vector(15 downto 0); --暂存进位信号

signal q:UNSIGNED(15 downto 0); --暂存各位数值

begin

process(inC,inA,inW,Cin)

begin

case inC is

when "000"=> ------加法：A+B ;A+B+1

q(0)<=inA(0)xor inW(0)xor Cin;

c(0)<=(inA(0) and inW(0))or (inW(0)and Cin)or (inA(0)and Cin); --inA(0),inW(0),Cin有两个以上为1即产生进位。 gen1:for i in 1 to 15 loop

q(i)<=inA(i)xor inW(i)xor c(i-1);

--本位和进位异或，产生不用and，因q(i)只能存储一位信息

c(i)<=( inA(i) and inW(i))or (inW(i)and c(i-1))or (inA(i)and c(i-1));

-- inA(0),inW(0),Cin有两个以上为1即产生进位。

end loop;

outLED<=q(15)&q(14)&q(13)&q(12)&q(11)&q(10)&q(9)&q(8)&q(7)&q(6)&q(5)&q(4)&q(3)&q(2)&q(1)&q(0); --给输出赋值，将各位连缀起来

Cout<=c(15);

when "001"=> ------减法：A-B ;A-B-1

q(0)<=inA(0)xor inW(0)xor Cin;

c(0)<=(not inA(0) and inW(0))or (inW(0)and Cin)or (not inA(0)and Cin);

gen2:for i in 1 to 15 loop

q(i)<=inA(i)xor inW(i)xor c(i-1);

c(i)<=(not inA(i) and inW(i))or (inW(i)and c(i-1))or (not inA(i)and c(i-1));

end loop;

FPGA16位ALU的VHDL源程序,有详细注释。

outLED<=q(15)&q(14)&q(13)&q(12)&q(11)&q(10)&q(9)&q(8)&q(7)&q(6)&q(5)&q(4)&q(3)&q(2)&q(1)&q(0); --给输出赋值

Cout<=c(15);

when "010"=>

if Cin='0'then

outLED<=inA+1; --执行a+1

end if;

Cout<='0';

when "011"=>

if Cin='0'then

outLED<=inA-1; --执行a-1

end if;

Cout<='0';

when "100"=> --逻辑与：AB

gen3:for i in 0 to 15 loop

q(i)<=inA(i)and inW(i);

outLED<=q(15)&q(14)&q(13)&q(12)&q(11)&q(10)&q(9)&q(8)&q(7)&q(6)&q(5)&q(4)&q(

3)&q(2)&q(1)&q(0); --给输出赋值

end loop;

when "101"=> --逻辑或：A+B

gen4:for i in 0 to 15 loop

q(i)<=inA(i)or inW(i);

outLED<=q(15)&q(14)&q(13)&q(12)&q(11)&q(10)&q(9)&q(8)&q(7)&q(6)&q(5)&q(4)&q(

3)&q(2)&q(1)&q(0); --给输出赋值

end loop;

when "110"=> --异或：A⊕B

gen5:for i in 0 to 15 loop

q(i)<=inA(i)xor inW(i);

outLED<=q(15)&q(14)&q(13)&q(12)&q(11)&q(10)&q(9)&q(8)&q(7)&q(6)&q(5)&q(4)&q(

3)&q(2)&q(1)&q(0); --给输出赋值

end loop;

when others=> --逻辑非：

outLED<=not inA(15)&not inA(14)& not inA(13)& not inA(12)&not inA(11)& not inA(10)& not inA(9)& not inA(8)&not inA(7)& not inA(6)& not inA(5)& not inA(4)&not inA(3)& not inA(2)& not inA(1)& not inA(0);

Cout<='0';

end case;

end process;

end arch;

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/bphm.html