verilog 语言，Vivado2018 计算机组成原理实验-adder(加法器）模块的编写

实验内容：

1.adder（加法器）模块的编写。
2.建立完整的工程，工程中包括自己编写的 adder 模块，adder_display 模块（已
在群文件中提供），testbench.v（仿真文件）文件（已在群文件中提供），
lcd_module.dcp（显示屏操作模块）（已在群文件提供）。
※其中，adder_display.v 文件和 testbench.v 文件中的 adder 模块实例化已被挖
去，请自行填充。
3.完成仿真，并将仿真波形图像截图。
4.生成可以下载到 FPGA 上的.bit 文件。
5.完成整个工程的结构框图（包括 adder_display 模块和 adder 模块，不包括
testbench 部分和 lcd_module 部分）（选做 加分项）

实验过程：

1）新建工程

本过程按照实验手册一路next，按实验手册进行选择：

2）添加源文件

创建adder.v文件，编写代码；

有 2 个 32 位数的输入和 1 个进位输入，产生 1 个 32 位的加法 和结果和 1 个向高位的进位。本实验提供的参考设计是直接写“+”号实现加法功能 的，这样的写法综合工具会调用内部的模块库的加法器来实现；
源码如下：

`timescale 1ns / 1ps
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// Company: 
// Engineer: 
// 
// Create Date: 2018/05/02 22:42:20
// Design Name: 
// Module Name: adder
// Project Name: 
// Target Devices: 
// Tool Versions: 
// Description: 
// 
// Dependencies: 
// 
// Revision:
// Revision 0.01 - File Created
// Additional Comments:
// 
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////


module adder(
    input   [31:0]  operand1,
    input   [31:0]  operand2,
    input           cin,
    output  [31:0]  result,
    output          cout
    );
    assign  {cout,result}   = operand1 + operand2 + cin;
endmodule

3）添加展示外围模块

将实验辅助文件adder_display.v，lcd_module与testbentch.v添加到工程中;并对adder_display.v与testbentch.v的未添加模块添加，及对adder.v文件进行实例化。

adder_display.v添加部分：

源码：

//*************************************************************************
//   > 文件名: adder_display.v
//   > 描述  ：加法器显示模块，调用FPGA板上的IO接口和触摸屏
//   > 作者  : LOONGSON
//   > 日期  : 2016-04-14
//*************************************************************************
module adder_display(
    //时钟与复位信号
     input clk,
    input resetn,    //后缀"n"代表低电平有效

    //拨码开关，用于选择输入数和产生cin
    input input_sel, //0:输入为加数1(add_operand1);1:输入为加数2(add_operand2)
    input sw_cin,

    //led灯，用于显示cout
    output led_cout,

    //触摸屏相关接口，不需要更改
    output lcd_rst,
    output lcd_cs,
    output lcd_rs,
    output lcd_wr,
    output lcd_rd,
    inout[15:0] lcd_data_io,
    output lcd_bl_ctr,
    inout ct_int,
    inout ct_sda,
    output ct_scl,
    output ct_rstn
    );

//-----{调用加法模块}begin
    reg  [31:0] adder_operand1;
    reg  [31:0] adder_operand2;
    wire        adder_cin;
    wire [31:0] adder_result  ;
    wire        adder_cout;
    adder adder_module(
    //需要补充的部分
    .operand1(adder_operand1),
     .operand2(adder_operand2),
     .cin (adder_cin ),
     .result (adder_result ),
     .cout (adder_cout ) 
    );
    assign adder_cin = sw_cin;
    assign led_cout  = adder_cout;
//-----{调用加法模块}end

//---------------------{调用触摸屏模块}begin--------------------//
//-----{实例化触摸屏}begin
//此小节不需要更改
    reg         display_valid;
    reg  [39:0] display_name;
    reg  [31:0] display_value;
    wire [5 :0] display_number;
    wire        input_valid;
    wire [31:0] input_value;

    lcd_module lcd_module(
        .clk            (clk           ),   //10Mhz
        .resetn         (resetn        ),

        //调用触摸屏的接口
        .display_valid  (display_valid ),
        .display_name   (display_name  ),
        .display_value  (display_value ),
        .display_number (display_number),
        .input_valid    (input_valid   ),
        .input_value    (input_value   ),

        //lcd触摸屏相关接口，不需要更改
        .lcd_rst        (lcd_rst       ),
        .lcd_cs         (lcd_cs        ),
        .lcd_rs         (lcd_rs        ),
        .lcd_wr         (lcd_wr        ),
        .lcd_rd         (lcd_rd        ),
        .lcd_data_io    (lcd_data_io   ),
        .lcd_bl_ctr     (lcd_bl_ctr    ),
        .ct_int         (ct_int        ),
        .ct_sda         (ct_sda        ),
        .ct_scl         (ct_scl        ),
        .ct_rstn        (ct_rstn       )
    ); 
//-----{实例化触摸屏}end

//-----{从触摸屏获取输入}begin
//根据实际需要输入的数修改此小节，
//建议对每一个数的输入，编写单独一个always块
    //当input_sel为0时，表示输入数为加数1，即operand1
    always @(posedge clk)
    begin
        if (!resetn)
        begin
            adder_operand1 <= 32'd0;
        end
        else if (input_valid && !input_sel)
        begin
            adder_operand1 <= input_value;
        end
    end

    //当input_sel为1时，表示输入数为加数2，即operand2
    always @(posedge clk)
    begin
        if (!resetn)
        begin
            adder_operand2 <= 32'd0;
        end
        else if (input_valid && input_sel)
        begin
            adder_operand2 <= input_value;
        end
    end
//-----{从触摸屏获取输入}end

//-----{输出到触摸屏显示}begin
//根据需要显示的数修改此小节，
//触摸屏上共有44块显示区域，可显示44组32位数据
//44块显示区域从1开始编号，编号为1~44，
    always @(posedge clk)
    begin
        case(display_number)
            6'd1 :
            begin
                display_valid <= 1'b1;
                display_name  <= "ADD_1";
                display_value <= adder_operand1;
            end
            6'd2 :
            begin
                display_valid <= 1'b1;
                display_name  <= "ADD_2";
                display_value <= adder_operand2;
            end
            6'd3 :
            begin
                display_valid <= 1'b1;
                display_name  <= "RESUL";
                display_value <= adder_result;
            end
            default :
            begin
                display_valid <= 1'b0;
                display_name  <= 40'd0;
                display_value <= 32'd0;
            end
        endcase
    end
//-----{输出到触摸屏显示}end
//----------------------{调用触摸屏模块}end---------------------//
endmodule

testbentch.v添加部分：

源码：

`timescale 1ns / 1ps   //仿真单位时间为1ns，精度为1ps
module testbench;

    // Inputs
    reg [31:0] operand1;
    reg [31:0] operand2;
    reg cin;

    // Outputs
    wire [31:0] result;
    wire cout;
    // Instantiate the Unit Under Test (UUT)
    adder uut (
    //需要补充的部分
    .operand1(operand1),
    .operand2(operand2),
    .cin(cin),
    .result(result),
    .cout(cout)
    );
    initial begin
        // Initialize Inputs
        operand1 = 0;
        operand2 = 0;
        cin = 0;
        // Wait 100 ns for global reset to finish
        #100;
        // Add stimulus here
    end
    always #10 operand1 = $random;  //$random为系统任务，产生一个随机的32位数
    always #10 operand2 = $random;  //#10 表示等待10个单位时间(10ns)，即每过10ns，赋值一个随机的32位数
    always #10 cin = {$random} % 2; //加了拼接符，{$random}产生一个非负数，除2取余得到0或1
endmodule

4）仿真图像

5）加入约束文件，烧成bit文件，上板验证

将adder.xdc文件添加到工程中；

生成可烧写的bit文件
点击“Generate Bitsteam”

上板验证：烧写bit文件，在FPGA板上操作