02 Full Adder 구현

• Construct a truth table for a full adder and derive the Boolean equations of the outputs Cout and Sum.

• Based on the above results, design a full adder and verify the design with simulation.

 

[full_adder.v]

// Full Adder 정의
module full_adder(Sum, C_out, A, B, C_in);
  
  // 포트 선언
  input A, B;
  input C_in;
  output Sum;
  output C_out;

  /* output에 연산 결과를 연결하여 출력하도록 설정
     앞의 문제에서 구한 Boolean Equation과 같이 연산하도록 입력*/
  assign C_out = (A&B) | (A&C_in) | (B&C_in);
  assign Sum = A ^ B ^ C_in; // 
  
endmodule

 

[tb_full_adder.v]

// 시뮬레이션을 위한 testbench
module tb_full_adder;
  // input을 reg, output을 wire로 선언
  reg A, B;
  reg C_in;
  wire SUM;
  wire C_out;

  //full_adder 모듈 호출
  full_adder u_full_adder(sum, C_out, A, B, C_in);

  /* 시뮬레이션 결과 확인을 위해 모니터로 출력
     $monitor는 신호의 값이 변할 때마다 출력 */
  initial begin
     $monitor($time, "A= %b, B= %b, C_in= %b, --- C_out= %b, sum = %b\n", A, B, C_in, C_out, sum);
    end

  initial begin
    // A, B, C_in 모두 1비트 Binary, 0으로 초기값 설정
    A = 1'b0; B = 1'b0; C_in = 1'b0;
    /* 5만큼의 delay를 주면서 입력값 입력
       앞의 문제에서 구한 Truth Table의 입력값을 모두 입력 */
    #5 A = 1'b0; B = 1'b0; C_in=1'b1;
    #5 A = 1'b0; B = 1'b1; C_in=1'b0;
    #5 A = 1'b0; B = 1'b1; C_in=1'b1;
    #5 A = 1'b1; B = 1'b0; C_in=1'b0;
    #5 A = 1'b1; B = 1'b0; C_in=1'b1;
    #5 A = 1'b1; B = 1'b1; C_in=1'b0;
    #5 A = 1'b1; B = 1'b1; C_in=1'b1;
  end

endmodule

 

아래의 입력값과 출력된 결과값을 확인해보면 앞의 문제에서 구한 Truth Table과 동일한 것을 알 수 있다.

 

본 프로젝트는 1-Bit Full Adder를 구현하는 프로젝트이다. 경우의 수가 2의 세제곱 즉, 8개이기 때문에 Truth Table을 그려서 Carry Out과 Sum의 결과값을 확인해 볼 수 있다.

또한 Truth Table을 토대로 Boolean Equation을 작성하여 결과값을 식으로 단순화하여 파악할 수 있다.

이 1-Bit Full Adder를 이용하여 1비트 이상의 수많은 Adder를 구현할 수 있다.