层次化设计也称为“自底向上”的设计方法，即将一个大的设计项目分解为若干个子项目或若干个层次来完成。先从底层的电路设计开始，然后在高层次的设计中逐级调用低层次的设计结果，直至最后系统电路的实现。对于每个层次的设计结果，都经过严格的仿真验证，尽量减少系统设计中的错误。与传统的数字电路设计法相比，在EDA设计中，更容易实现层次化设计。其一般步骤是：先利用原理图输入法或硬件描述语言实现底层电路的设计，然后利用原理图输入法，将多个设计元件连接起来，实现多层次系统电路的设计。这种设计方法使得系统设计变得比较直观，另外，由于EDA设计将传统电路设计过程的电路布线、印制电路板绘制、电路焊接等过程取消，提高了设计效率，降低了设计成本，也减轻了设计者的劳动强度。下面通过4位串行进位加法器的设计介绍层次化设计方法。
例2.1 4位串行进位加法器设计。
4位加法器可以用4个1位全加器构成，它的底层设计文件是1位全加器，4位加法器是高层次设计的结果。其设计步骤如下：
①建立4位串行进位加法器工程项目adder4，并将顶层设计项目用adder4表示。
在QuartusII主窗口，从“File”菜单下选择“New Project Wizard…”，出现如图2-28所示的建立新设计项目的对话框。在对话框的第一栏中输入设计工程项目所在的文件夹名；在第二栏中输入新的设计工程项目名adder4；在第三栏中输入设计系统的顶层文件实体名adder4。
图2-28 建立新设计项目的对话框
②用原理图输入法设计1位全加器adder，并为1位全加器生成一个元件符号adder，这可以参考上一节的内容。
③打开一个新的原理图编辑窗口，在编辑窗口中，双击鼠标左键，在弹出的元件选择对话框的用户工程目录中，选择上述步骤②设计完成的如图2-11的1位全加器元件共4个，然后根据4位串行进位加法器的原理图，构成如图2-29所示的4位加法器电路，并以文件“adder4.bdf”存在工程目录中。(www.xing528.com)
图2-29 4位串行进位加法器原理图
在如图2-29所示原理图中，4位加法器输入符号a[3..0]的右边连接了一条粗的信号线，表示该信号线与有a[3]～a[0]文字标注的4个全加器的a输入端连接；b[3..0]输入符号的右边连接了一条粗的信号线，表示该信号线与有b[3]～b[0]文字标注的4个全加器的b输入端连接；输出符号sum[3..0]的左边连接了一条粗的信号线，表示该信号线与有sum[3]～sum[0]文字标注的4个全加器的sum输出端连接。
粗线表示由多条信号线组成的总线，而细线表示单信号线。用鼠标右键单击信号线，在弹出的对话框中，单击“Bus Line”即可设置总线。需要在信号线上加文字标注时，只要按住鼠标左键将信号线拉长，然后在旁边输入文字标注就可以了。
完成4位加法器原理图编辑后，编译工程项目adder4，然后建立波形仿真文件，对4位加法器设计电路进行验证，功能仿真波形如图2-30所示。在图2-30所示的仿真波形中，a[3..0]和b[3..0]表示4条输入信号线，分别代表两个4位二进制被加数、加数输入，它们相加之和由sum[3..0]输出，向高位的进位由cout输出。从仿真波形可以看出所设计电路的逻辑功能是正确的。
图2-30 4位加法器仿真波形图
免责声明：以上内容源自网络，版权归原作者所有，如有侵犯您的原创版权请告知，我们将尽快删除相关内容。
