数字鉴相器——用VHDL语言实现

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vhdl实验报告

vhdl实验报告VHDL实验报告引言：VHDL（Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language）是一种硬件描述语言，广泛应用于数字电路设计和仿真。

本篇实验报告将介绍我在VHDL实验中的学习和实践经验，包括实验目的、实验过程、实验结果以及对VHDL的理解和展望。

一、实验目的VHDL实验的主要目的是让我们掌握VHDL语言的基本语法和使用方法，能够利用VHDL描述数字电路，并通过仿真和综合工具进行验证和实现。

通过这些实验，我们可以深入了解数字电路的原理和设计方法，提高我们的逻辑设计能力和工程实践能力。

二、实验过程在实验过程中，我们首先学习了VHDL的基本语法，包括实体声明、端口声明、信号声明等。

然后，我们通过实例学习了VHDL的建模方法，包括组合逻辑电路的建模和时序逻辑电路的建模。

在组合逻辑电路的建模中，我们学习了使用逻辑运算符和条件语句描述电路的功能；在时序逻辑电路的建模中，我们学习了使用过程语句和时钟信号描述电路的状态转换。

在学习了VHDL的基础知识后，我们开始进行实验设计。

我们选择了一个简单的数字电路，如4位加法器，来进行实验验证。

首先，我们通过VHDL语言描述了加法器的功能和结构，包括输入端口、输出端口和中间信号。

然后，我们使用仿真工具进行了功能仿真，验证了加法器的正确性。

接着，我们使用综合工具将VHDL代码综合成门级电路，并进行了时序仿真和时序优化，验证了加法器的时序正确性和性能。

三、实验结果通过实验，我们成功地实现了4位加法器的功能，并验证了其正确性和性能。

在功能仿真中，我们输入了不同的测试数据，观察了输出结果，发现加法器能够正确地进行加法运算，并得到了正确的结果。

在时序仿真中，我们观察了电路的时序行为，包括输入信号的变化、输出信号的响应和中间信号的传播延迟等，发现加法器能够在时序上满足要求，并且具有较好的性能。

数字鉴相器——用VHDL语言实现

USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;
USE IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;
ENTITY multiplier IS
PORT(clk: IN STD_LOGIC;
reset: IN STD_LOGIC;
part6<=input1_buf;
ELSE
part6<="0000000000000000";
END IF;
END IF;
IF(input2(7)='1') THEN
IF(input2(6)='0') THEN
part7<=-(input1_buf);
ELSE
part1<=(others=>'0');
END IF;
ELSE
IF(input2(0)='1') THEN
part1<=input1_buf;
ELSE
part1<=(others=>'0');
END IF;
ELSE
part7<="0000000000000000";
END IF;
ELSE
IF (input2(6)='1') THEN
part7<=input1_buf;
ELSE
part7<="0000000000000000";
END IF;
(part7(8 DOWNTO 0)&"0000000");

vhdl设计实验报告

vhdl设计实验报告VHDL设计实验报告引言VHDL（Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language）是一种硬件描述语言，广泛应用于数字电路设计和验证。

本实验旨在通过设计一个简单的电路来熟悉VHDL语言的基本语法和设计流程。

一、实验背景数字电路是现代电子系统的基础，而VHDL则是描述和设计数字电路的重要工具。

VHDL可以帮助工程师们以一种形式化的语言来描述电路的功能和结构，从而实现电路的模拟和验证。

二、实验目的本实验的目的是通过使用VHDL语言设计一个简单的电路，加深对VHDL语言的理解，并掌握基本的电路设计流程。

三、实验步骤1. 确定电路功能在设计电路之前，首先需要明确电路的功能。

本实验中，我们选择设计一个4位加法器电路。

2. 设计电路结构根据电路功能的要求，设计电路的结构。

在本实验中，我们需要设计一个4位加法器，因此需要使用4个输入端口和一个输出端口。

3. 编写VHDL代码使用VHDL语言编写电路的描述代码。

在代码中，需要定义输入和输出端口的类型和位宽，并实现电路的功能。

4. 进行仿真使用仿真工具对设计的电路进行仿真，以验证电路的功能是否符合预期。

通过输入不同的测试数据，观察输出是否正确。

5. 下载到FPGA开发板将设计好的电路代码下载到FPGA开发板上进行验证。

通过连接输入信号和观察输出信号，验证电路在实际硬件上的运行情况。

四、实验结果与分析经过仿真和实际验证，我们设计的4位加法器电路在功能上符合预期。

输入不同的数据进行加法运算时，输出结果都正确。

五、实验总结通过本次实验，我们深入了解了VHDL语言的基本语法和设计流程。

通过设计一个简单的电路，我们掌握了VHDL的应用方法，并通过仿真和实际验证，加深了对电路设计的理解。

六、实验心得本实验让我对VHDL语言有了更深入的认识。

通过实际操作，我更加熟悉了VHDL的编写和仿真流程。

VHDL语言教程

VHDL语言教程VHDL是一种硬件描述语言，用于描述数字电路和系统，并进行硬件的设计和仿真。

它被广泛应用于数字电路设计、嵌入式系统开发和可编程逻辑控制器等领域。

本教程将介绍VHDL语言的基本概念和语法，帮助您了解和学习这门强大的硬件描述语言。

一、VHDL概述VHDL是Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language的缩写，意为高速集成电路硬件描述语言。

它是一种硬件描述语言，用于描述数字电路和系统。

与传统的电路设计方法相比，使用VHDL可以更加方便、高效地进行电路设计和测试。

1.VHDL的起源和发展VHDL最早由美国国防部为了解决数字电路设计复杂、效率低下的问题而研发。

后来，VHDL成为了一种IEEE标准（IEEE1076）并被广泛应用于数字电路设计和仿真。

2.VHDL的优点VHDL具有以下几个优点：-高级抽象：VHDL提供了一种高级描述电路的方法，使得设计者能够更加方便地表达复杂的电路结构和行为。

-可重用性：VHDL支持模块化设计，使得设计者可以将电路的不同部分进行抽象和封装，提高了电路的可重用性。

-高效仿真：VHDL可以进行高效的电路仿真和测试，有助于验证电路设计的正确性和可靠性。

-灵活性：VHDL可以应用于各种不同类型和规模的电路设计，从小规模的数字逻辑电路到大规模的系统级设计。

二、VHDL语法和基本概念1.VHDL的结构VHDL程序由程序单元（unit）组成，程序单元是VHDL描述的最小单元。

程序单元包括实体（entity）、结构（architecture）、过程（process）和包（package）等。

2. 实体（entity）实体是VHDL描述电路模块的一个部分，包括输入输出端口、信号声明和实体标识符等。

3. 结构（architecture）结构描述了实体的具体电路结构和行为，包括组件声明、信号赋值和行为描述等。

VHDL与数字电路设计实验报告

VHDL与数字电路设计实验报告引言本实验旨在通过使用VHDL编程语言和数字电路设计技术，实现特定功能的电路设计。

本文档将对实验的步骤、设计原理和结果进行详细描述。

实验步骤1. 步骤一：熟悉VHDL编程语言在实验开始之前，团队成员对VHDL编程语言进行了研究和熟悉。

我们了解了VHDL的基本语法、数据类型和结构，并获得了对VHDL设计原理的初步理解。

2. 步骤二：设计功能电路在本实验中，我们选择了一个特定的功能电路进行设计。

我们首先进行了功能需求分析，并根据需求确定了电路的输入输出信号以及主要的逻辑运算。

然后，我们使用VHDL编程语言将电路的逻辑运算实现为代码，并进行了仿真和测试。

3. 步骤三：电路仿真和验证为了验证我们设计的电路功能的正确性，我们使用了VHDL仿真工具进行了电路的仿真和验证。

我们根据输入信号的不同组合，观察输出信号的变化，并与我们预期的结果进行比较。

通过这一步骤，我们确认了我们设计的电路能够按照预期工作。

4. 步骤四：电路实现和测试在确认电路的设计和仿真结果无误之后，我们进一步将电路实现到实际的数字电路平台上，并进行了硬件测试。

我们使用实际的输入信号来测试电路的性能和稳定性，并对输出信号进行观察和分析。

通过这一步骤，我们验证了电路在实际环境中的可行性。

设计原理我们设计的电路基于特定的功能需求，采用了经典的数字电路设计原理。

通过使用VHDL编程语言，我们将电路的逻辑运算实现为逻辑门和触发器的组合。

通过将输入信号连接到适当的逻辑门和触发器，我们实现了所需的功能。

结果与分析经过实验步骤的完成，我们成功地设计和实现了一个具有特定功能的数字电路。

在仿真测试和实际测试中，电路都表现出了良好的性能和稳定性。

根据结果的分析，我们验证了电路的设计原理和逻辑的正确性。

结论本实验通过使用VHDL编程语言和数字电路设计技术，成功地实现了一个具有特定功能的电路设计。

我们的实验结果表明，VHDL和数字电路设计技术在电路设计领域具有重要的应用价值。

VHDL语言实现数字电路设计

VHDL语言实现数字电路设计数字电路是由逻辑门、寄存器以及其他数字组件组成的电子系统，用于处理和传输数字信号。

VHDL（Very High-Speed Integrated Circuit Hardware Description Language）是一种硬件描述语言，用于描述数字电路和系统。

通过使用VHDL语言，我们可以实现数字电路的设计，从而满足各种需求。

VHDL语言提供了一种结构化的设计方法，允许设计者描述硬件电路的结构、功能以及时序行为。

以下是一些常见的数字电路设计任务，以及如何使用VHDL语言来实现它们。

1. 门电路设计门电路是最简单的数字电路之一，由逻辑门组成。

使用VHDL语言，我们可以通过描述逻辑门的输入和输出来实现门电路的设计。

例如，我们可以使用VHDL语言描述一个与门：```vhdlentity AND_gate isport (A, B : in bit;Y : out bit);end entity AND_gate;architecture dataflow of AND_gate isbeginY <= A and B;end architecture dataflow;```在这个例子中，我们定义了一个输入端口A和B，以及一个输出端口Y。

在architecture部分，我们使用VHDL语言描述了Y的逻辑值为A和B的逻辑与。

2. 时序逻辑电路设计时序逻辑电路是根据时钟信号进行操作和状态转换的电路。

使用VHDL语言，我们可以描述时序逻辑电路的行为和状态变化。

例如，我们可以使用VHDL语言描述一个触发器：```vhdlentity D_flip_flop isport (D, CLK : in bit;Q : out bit);end entity D_flip_flop;architecture behavior of D_flip_flop issignal Q_temp : bit;beginprocess(CLK)beginif CLK'event and CLK = '1' thenQ_temp <= D;end if;end process;Q <= Q_temp;end architecture behavior;```在这个例子中，我们定义了一个输入端口D和CLK，以及一个输出端口Q。

VHDL入门教程

VHDL入门教程VHDL（Very High-Speed Integrated Circuit HardwareDescription Language）是一种硬件描述语言，用于设计数字电路和系统。

它是由美国国防部在20世纪80年代早期开发的，并由IEEE 1076标准化。

VHDL可以用于描述电路结构、电路行为和模拟。

一、VHDL概述VHDL是一种硬件描述语言，它允许工程师以更高级的语言编写硬件描述。

它可以描述电路结构、电路行为和模拟。

VHDL可以应用于各种电子系统的设计，从简单的数字逻辑门到复杂的处理器。

二、VHDL基本结构VHDL的基本结构包括实体声明、体声明和结构化代码。

实体声明描述了电路的接口，包括输入和输出。

主体声明描述了电路的行为。

结构化代码定义了电路的结构。

三、VHDL数据类型VHDL提供了多种数据类型，包括标量类型（比如整数和实数）、数组类型和记录类型。

每种类型都有其特定的操作和范围。

四、VHDL信号VHDL中的信号用于在电路中传递信息。

信号可以在过程中赋值，并且具有各种延迟属性。

信号还可以连接到模块的输入和输出端口，以实现电路之间的通信。

五、VHDL实体和体VHDL设计包含实体和体。

实体描述了电路的接口和连接，而体描述了电路的行为。

实体和体之间使用端口来传递信息。

六、VHDL组件VHDL中的组件用于将电路模块化，以实现更高层次的设计和复用。

组件可以在实体中声明，并在体中实例化。

七、VHDL并发语句VHDL中的并发语句用于描述电路中多个同时运行的过程。

并发语句包括并行语句、过程、并行块和并行时钟。

八、VHDL测试VHDL测试包括自动测试和手动测试。

自动测试使用测试工具和仿真器来验证电路的正确性。

手动测试包括使用仿真器进行手工测试和调试。

九、VHDL实例以下是一个简单的VHDL实例，实现了一个4位二进制加法器：```vhdllibrary IEEE;use IEEE.STD_LOGIC_1164.all;entity binary_adder isporta : in std_logic_vector(3 downto 0);b : in std_logic_vector(3 downto 0);sum : out std_logic_vector(4 downto 0);carry : out std_logicend binary_adder;architecture behavior of binary_adder isbeginprocess(a, b)variable temp_sum : std_logic_vector(4 downto 0);variable temp_carry : std_logic;begintemp_sum := ("0000" & a) + ("0000" & b);temp_carry := '0' when temp_sum(4) = '0' else '1';sum <= temp_sum;carry <= temp_carry;end process;end behavior;```上述VHDL代码定义了一个名为`binary_adder`的实体，它有两个4位输入`a`和`b`，一个5位输出`sum`和一个单一位输出`carry`。

计数器的VHDL设计与实现

期刊论文—EDA课程设计题目：计数器的VHDL设计与实现学生姓名：李雷学生学号：09专业班级：计算机科学与技术0902班指导老师：方恺晴计数器的VHDL设计与实现摘要：介绍了各种基本计数器的组成及其工作原理，重点研究了可变模计数器的设计与实现，在对现有的可变模计数器的研究基础上,在Quartus 开发环境中，用VHDL语言设计一种功能更加强大的可变模计数器，它具有清零、置数、使能控制、可逆计数和可变模等功能，并且对传统的可变模计数器的计数失控问题进行研究,最终设计出一种没有计数失控缺陷的可变模计数器，并通过波形仿真和EPF10K20TI144—4系列实验箱，验证了其各项设计功能。

结果表明该设计正确．功能完整。

运行稳定.关键词：VHDL；计数器；可变模计数;可逆计数VHDL Design and Realization of CounterAbstract：This paper analyzes all kinds of basic counter and its working principle， focus on the counter variable mode of design and implementation。

In the environment of Quartus based on research of the existing module—alterable counter，a module—alterable counter with more functions，such as clear，set，enable control，reversible count，module—alterable count and so on,which is designedwith VHDL．By researching the problem of losing control existed in traditional module—alterable counter。

全数字锁相环的VHDL设计【开题报告】

开题报告专业：电子信息工程全数字锁相环的VHDL设计一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义锁相技术是一种实现相位自动控制的方法，是专门研究相位的技术。

利用锁相技术得到的锁相环PLL是一个闭环的相位自动控制系统，它的输出信号能够自动跟踪输入信号的相位变化，也可以将之称为一个相位自动跟踪系统，它能够自动跟踪两个信号的相位差，并且靠反馈控制达到自动调节输出信号相位的目的。

锁相环的研究一直是学术界的一个研究重点，由于条件所限，国内对于锁相环的研究主要停留在理论方面，高性能锁相环的产品基本基本依赖进口。

而在国外，锁相环技术则在不断发展，从最初采用分离器件到采用集成电路，从采用双极工艺到使用CMOS 工艺，从需要挂电阻和电容到锁相环完全集成在一块芯片上，并且作为嵌入式IP核应用在大的数字系统中。

随着ASIC芯片电源电压下降，使得电源电压与核心薄氧化器件的阈值电压相比裕量有限从而使模拟电路设计，尤其是低噪声低电压锁相环的设计变得非常困难。

因而，当前锁相环的设计关键集中在高速、低电压、低噪声方面。

目前国外的锁相环产品大多采用3.3V电源电压的CMOS工艺，工作频率可从100MHz一直达到2.4GHz，输出噪声（周期到周期）在几十皮秒左右。

VHDL语言的英文全写是：VHSIC（Very High Speed Integrated Circuit）Hardware Description Language.翻译成中文就是超高速集成电路硬件描述语言。

因此它的应用主要是应用在数字电路的设计中。

其是一种行为描述语言, 其编程结构类似于计算机中的C 语言, 在描述复杂逻辑设计时, 非常简洁，具有很强的逻辑描述和仿真能力，是未来硬件设计语言的主流。

基于VHDL 语言的数字锁相环设计，不仅简化了硬件的开发和制作过程，而且使硬件体积大大减小，并提高了系统的可靠性。

该方法可以在不修改硬件电路的基础上，通过修改设计软件、更改移相范围就可满足不同用户的需要。

VHDL语言详解

概述（4/4）
VHDL vs. Verilog HDL
USA—IBM,TI,AT&T,INTEL…VHDL; USA—Silicon Valley…Verilog; Europe—VHDL; Japan—Verilog; Korea—70-80%VHDL;
VHDL的一些基本概念
基本概念（1/7）
操作数的类型应该和运算操作符所要求并置一维数组整数和实数包括浮点数整数和实数包括浮点数mod整数rem整数sll逻辑左移bit或布尔型一维数组srl逻辑右移bit或布尔型一维数组sla算术左移bit或布尔型一维数组sra算术右移bit或布尔型一维数组rol逻辑循环左移bit或布尔型一维数组ror逻辑循环右移bit或布尔型一维数组乘方整数算术操作符abs取绝对值整数vhdl语言的运算操作符2等于任何数据类型不等于任何数据类型小于枚举与整数类型及对应的一维数组大于枚举与整数类型及对应的一维数组小于等于枚举与整数类型及对应的一维数组关系操作符大于等于枚举与整数类型及对应的一维数组bitbooleanstdlogibitbooleanstdlogibitbooleanstdlogibitbooleanstdlogibitbooleanstdlogibitbooleanstdlogibitbooleanstdlogi整数符号操作符整数vhdl语言的运算操作符3运算符优先级xnor最低优先级vhdlvhdl语言的运算操作符4norxorstdlogicvector1downtostdlogicsignalnandjnandbooleansignalstdlogicvector1downtostdlogicsignalbooleanvhdl语言的运算操作符5主要用于位和位矢量的连接
两个进程语句并行执行

一种基于VHDL语言的全数字锁相环的实现

一种基于VHDL语言的全数字锁相环的实现
随着集成电路技术的不断进步，数字化应用逐渐普及，在数字通信、电力系统自动化等方面越来越多地运用了数字锁相环。

它的好处在于免去了模拟器件的繁琐，而且成本低、易实现、省资源。

本文综合以上考虑，在一片FPGA 中以Quartus II 为平台用VHDL 实现了一个全数字锁相环功能模块，构成了片内锁相环。

数字锁相环是一种相位反馈控制系统。

在数字锁相环中，由于误差控制信号是离散的数字信号而不是模拟信号，与之相对应，受控的输出相位的改变是离散的而不是连续的；此外，环路组成的部件也全由数字电路实现，故名数字锁相环[1]。

常用的数字锁相环原理如1 数字锁相环的结构及工作原理如鉴相器其实就是一个异或门，它将输入信号Din 与位同步脉冲输出信号Dout 相异或，比较它们之间的相位差，并输出相位误差信号作为K 变模可逆计数器的计数方向的控制信号CS。

当环路锁定时，这个控制信号为占空比
是50%的方波。

K 变模可逆计数器根据相差信号CS 的变化，向不同的方向计数。

当CS 为逻辑1 时，计数器向下计数，如果计到0，则输出一个借位脉冲给脉冲加减器；当CS 为逻辑0 时，计数器向上计数，如果计到模值，则输出一个进位脉冲给脉冲加减器。

脉冲加减器是根据K 变模可逆计数器输出的进位、借位脉冲来不断地对本地时钟进行调整。

当有进位脉冲时，脉冲加减器就在本地时钟上加入一个周期的时钟信号；当有借位脉冲时，脉冲加减器就在本地时钟上扣除一个周期的时钟信号。

如此反复不断地对本地时钟进行调整，最终达到准确确定出输入信号时钟的目的，从而实现位同步[2]。

vhdl语言

VHDL语言简介VHDL（VHSIC Hardware Description Language）即可高速集成电路硬件描述语言，是一种用于描述数字系统和电路的硬件描述语言。

它在1981年由美国国防部的高速集成电路联合委员会（VHSIC）开发，用于设计大规模集成电路。

VHDL是一种面向对象的语言，可以用于描述各种数字系统，从简单的逻辑门到复杂的处理器。

它提供了丰富的语法和语义，使得设计人员可以准确地描述他们的电路和系统。

VHDL的优势VHDL作为一种硬件描述语言，在数字系统设计中具有许多优势。

1.可重用性：VHDL允许设计人员创建可重用的模块和子系统，这些模块和子系统可以在不同的项目中重复使用，提高了设计效率和可维护性。

2.仿真和验证：VHDL具有强大的仿真和验证能力，可以在设计之前对系统进行全面的仿真和验证。

这有助于检测和纠正潜在的问题，并确保系统在硬件实现之前达到预期的功能。

3.抽象级别：VHDL允许设计人员在不同的抽象级别上描述系统，从高级的行为级别到底层的结构级别。

这使得设计人员可以根据需要在不同的级别上工作，并且可以更容易地进行系统级别的优化。

4.灵活性和可扩展性：VHDL支持灵活的设计方法和工作流程，并允许设计人员在设计过程中进行迭代和修改。

它还可以与其他常用的设计工具和方法集成，以满足特定的需求。

VHDL语言的基本结构VHDL语言由模块、实体、架构以及信号和过程等基本元素组成。

模块（Module）模块是VHDL中描述数字系统的最基本单位。

一个模块可以包含多个实体和架构，并通过连接信号进行通信。

每个模块都有一个顶层实体和一个或多个架构。

实体（Entity）实体是描述模块的接口和行为的抽象。

它定义了输入输出端口，以及模块对外部环境的接口。

一个实体可以有一个或多个架构。

架构（Architecture）架构描述模块的具体行为和内部结构。

它定义了模块的内部信号和过程，以及对外部信号和过程的接口。

VHDL语言教程

SIGNAL a：Bit_Vector(0 TO 7)； SI精G选N版课A件Lppta：Bit_Vector ( 7 DOWNTO 0) 10
字符：(Character)
TYPE CHARACTER IS (NUL, SOH,STX, …, ‘ ’, ‘!’,…); --通常用‘’引起
字符串：(String)
精选版课件ppt
14
3.1.3 数据类型转换
VHDL为强定义类型语言，不同类型的数据不能进行运算和直接赋值。类型标记法
Variable A: integer; Variable B: real; A= integer (B); B=real (A);
函数法
Conv_interger (A)；--由std_logic转换为integer型，在std_logic_unsigned包。
上升沿：Clock’ EVENT AND Clock=‘1’
’range：生成一个限制性数组对象的范围
’range: “0 to n” ；
’reverse_range：“n downto 0”
’left：生成数据类型或数据子类型的左边界值； ’right , ’high, ’low, ’length
常用的HDL语言：VHDL 、Verilog HDL
精选版课件ppt
2
VHDL 概述：
VHDL VHSIC
VHSIC Hardwarter Description Language Very High speed integrated circuit
➢ VHDL是美国国防部在20世纪80年代初为实现其高速集成电路硬件VHSIC计划提出的描述语言;
常数转换法 / 常量转换法
Type conv_table is array(std_logic) of bit;

vhdl共阴极数码显示电路

vhdl共阴极数码显示电路VHDL共阴极数码显示电路数码显示器是一种常见的电子显示设备，它能够将数字信息以可视化的方式呈现给用户。

VHDL共阴极数码显示电路是一种使用VHDL 语言设计的共阴极数码显示器电路。

本文将详细介绍VHDL共阴极数码显示电路的原理和设计过程。

共阴极数码显示器是一种常见的数码显示器类型，它由多个共阴极数码管组成。

每个共阴极数码管由7个LED灯组成，可显示0到9的数字。

共阴极数码管的工作原理是，当给定特定的电压时，相应的LED灯会点亮，形成所需的数字。

其中，共阴极表示数码管的阴极端口是连接在一起的，而阳极端口则是分别连接的。

VHDL语言是一种用于描述数字系统的硬件描述语言，它可以对数字电路进行建模和仿真。

使用VHDL语言进行设计，可以使得电路的功能更加清晰明了，并且可以方便地进行验证和修改。

在设计VHDL共阴极数码显示电路时，首先需要定义输入和输出信号。

输入信号通常包括一个4位的二进制数，用于表示要显示的数字。

输出信号是连接到共阴极数码管的引脚，用于控制数码管的亮灭。

接下来，需要编写VHDL代码来描述共阴极数码显示电路的行为。

代码主要包括两部分：数码管驱动模块和顶层模块。

数码管驱动模块是用来控制数码管显示的核心模块。

它根据输入的二进制数，将对应的数字显示在数码管上。

在这个模块中，需要定义一个包含数字对应的真值表，以便根据输入的二进制数选择对应的数字。

顶层模块是将数码管驱动模块和输入输出信号连接起来的模块。

它负责接收输入信号，将其传递给数码管驱动模块，并将输出信号连接到数码管的引脚上。

设计完成后，可以使用VHDL仿真工具对设计的电路进行验证。

通过输入不同的二进制数，观察数码管上显示的数字是否与预期相符。

如果一切正常，可以将设计的电路下载到FPGA或其他可编程逻辑器件中进行实际的硬件测试。

VHDL共阴极数码显示电路具有简单、可靠、易于实现等优点。

它在数字电子系统中得到广泛应用，例如计数器、时钟、测量仪器等。

使用VHDL进行数字电路设计

使用VHDL进行数字电路设计VHDL（Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language，高速集成电路硬件描述语言）是一种用于电子设计的编程语言，常用于数字电路设计。

它具备高层次抽象和结构化描述等特点，可以有效地对数字电路进行建模和仿真。

本文将介绍使用VHDL进行数字电路设计的基本步骤和方法。

一、VHDL简介VHDL是一种硬件描述语言，是一种基于事件驱动和并发处理的语言。

它具有面向对象的特点，可以对电子系统进行高层次、结构化的描述。

二、数字电路设计基本流程1. 确定需求：明确数字电路设计的功能、性能和接口要求。

2. 设计规格：根据需求定义数字电路设计的规格和功能。

3. 构建设计：使用VHDL语言描述数字电路的结构和行为。

4. 仿真验证：通过仿真工具对设计进行验证，确保其符合规格要求。

5. 综合：将VHDL代码转化为门级电路，获取门级电路的性能和面积等信息。

6. 时序分析：对门级电路进行时序分析，确保其满足时序要求。

7. 布局布线：对门级电路进行布局布线，生成物理布图。

8. 验证测试：对物理布图进行验证测试，并进行修复和调整。

9. 出版物：生成最终的数字电路设计文档和相关资料。

三、VHDL语言基础VHDL语言具有丰富的语法和语义，可以用于描述数字电路的结构和行为。

以下是一些常用的VHDL语法元素：1. 实体（Entity）：描述数字电路的接口和输入输出信号。

2. 架构（Architecture）：描述数字电路的内部结构和行为。

3. 进程（Process）：描述数字电路的并发行为和逻辑关系。

4. 信号（Signal）：描述数字电路的内部和外部信号。

5. 时钟信号（Clock）：描述数字电路的时序行为。

6. 模块化设计（Modular Design）：将数字电路分为多个模块进行设计和组合。

四、使用VHDL进行数字电路设计的步骤1. 确定需求：明确设计的功能需求和性能要求。

采用VHDL设计的全数字锁相环电路设计

采用VHDL设计的全数字锁相环电路设计叙述了全数字锁相环的工作原理,提出了应用VHDL 技术设计全数字锁相环的方法,并用复杂可编程逻辑器件CPLD 予以实现,给出了系统主要模块的设计过程和仿真结果。

0 引言全数字锁相环(DPLL) 由于避免了模拟锁相环存在的温度漂移和易受电压变化影响等缺点。

从而具备可靠性高、工作稳定、调节方便等优点。

在调制解调、频率合成、FM立体声解码、图像处理等各个方面得到广泛的应用。

随着电子设计自动化(EDA) 技术的发展,采用大规模可编程逻辑器件(如CPLD 或FPGA) 和VHDL 语言来设计专用芯片ASIC 和数字系统,而且可以把整个系统集成到一个芯片中,实现系统SOC ,构成片内锁相环。

下面介绍采用VHDL技术设计DPLL 的一种方案。

1 DPLL 的基本结构全数字锁相环结构框图如图1 所示, 由数字鉴相器、数字环路滤波器和数控振荡器3 部分组成。

'0') ;end if ;elseif cq > 0 then cq '0') ;end if ;end if ;end process ;process (en ,j ,cq ,k)beginif en = '1'thenif j = '0'thenf cq = k then cao1图4 变模可逆计数器(取k = 24) 的仿真波形图2. 3 数控振荡器的设计数控振荡器由加/ 减脉冲控制器和除N 计数器组成的。

加/ 减脉冲控制器其实是一个增量—减量计数器式DCO。

它和环路滤波器连用。

如果在环路滤波器无进位、错位的时候,加/ 减脉冲控制器对时钟2NFo 进行二分频。

当加/ 减脉冲控制的增量输入端( I = 1) 输入一个进位脉冲时, 输出脉冲中通过该计数器内部加上一个时钟脉冲。

反之,当加/ 减脉冲控制的减量输入端( D = 1) 时输入一个借位脉冲输出脉冲中就减去一个时钟脉冲。

全数字锁相环的VHDL设计【开题报告】

锁相环的研究一直是学术界的一个研究重点，由于条件所限，国内对于锁相环的研究主要停留在理论方面，高性能锁相环的产品基本基本依赖进口。

而在国外，锁相环技术则在不断发展，从最初采用分离器件到采用集成电路，从采用双极工艺到使用CMOS工艺，从需要挂电阻和电容到锁相环完全集成在一块芯片上，并且作为嵌入式IP 核应用在大的数字系统中。

因而，当前锁相环的设计关键集中在高速、低电压、低噪声方面。

目前国外的锁相环产品大多采用3.3V电源电压的CMOS工艺，工作频率可从100MHz一直达到2.4GHz，输出噪声（周期到周期）在几十皮秒左右。

VHDL语言的英文全写是：VHSIC（Very High Speed Integrated Circuit）Hardware Description Language.翻译成中文就是超高速集成电路硬件描述语言。

因此它的应用主要是应用在数字电路的设计中。

基于VHDL 语言的数字锁相环设计，不仅简化了硬件的开发和制作过程，而且使硬件体积大大减小，并提高了系统的可靠性。

该方法可以在不修改硬件电路的基础上，通过修改设计软件、更改移相范围就可满足不同用户的需要。

vhdl共阴极数码显示电路

VHDL共阴极数码显示电路一、引言数字显示电路是现代电子设备中常见的基础电路之一，它能将数字信号转换为人们可以直观理解的数字显示形式。

在数字显示电路中，共阴极数码显示电路是一种常见且重要的设计方式。

本文将深入探讨VHDL共阴极数码显示电路的设计原理及实现过程。

二、设计原理1. 共阴极数码管共阴极数码管是一种常见的数字显示器件，它由多个发光二极管（LED）组成。

每个数码管有7个LED芯片，用于显示0-9的数字。

共阴极数码管在数码显示电路中通过编码器和驱动器来驱动。

2. VHDL编程语言VHDL（VHSIC Hardware Description Language）是一种用于描述数字电路和系统设计的硬件描述语言。

VHDL具有强大的描述能力，可以将电路的结构和功能以类似代码的方式进行描述。

在设计共阴极数码显示电路时，可以使用VHDL语言进行编程。

三、设计过程1. 数码管驱动器设计数码管驱动器是实现数码管显示的关键组件，它通过有效的时间分配控制数码管的亮灭。

数码管驱动器可以使用有限状态机来实现，通过组合电路和时钟信号进行运行控制。

2. VHDL编程实现利用VHDL编程语言，可以将数码管驱动器的功能进行描述和实现。

首先需要定义数码管的输入和输出信号，包括时钟信号、使能信号和数据输入信号。

然后利用VHDL语言的结构体和组合逻辑运算符来实现数码管驱动器的状态转换和输出控制。

3. 时序约束设计在VHDL编程中，由于电路的运行速度和时钟频率的要求，需要进行时序约束设计。

通过设置时序约束，可以保证电路在不同条件下的稳定工作。

时序约束包括时钟延迟、数据传输延迟和时钟周期等方面的约束。

4. 仿真和验证在进行VHDL编程后，需要利用仿真工具进行电路的仿真和验证。

通过对电路进行不同输入条件和时钟频率下的仿真，可以验证电路的正确性和稳定性。

如果仿真结果符合预期，则可以进入下一阶段的电路实现。

四、实例应用共阴极数码显示电路在实际应用中有广泛的应用场景。

基于VHDL语言的数字锁相环的设计与实现

文章编号：!""#$%$&（’""(）"’""&(")基于*+,-语言的数字锁相环的设计与实现!董介春，李万玉（青岛大学自动化工程学院，山东青岛’##"%!）摘要：为了改善数字通信系统的同步性能，保证系统工作稳定、可靠，对锁相环电路进行了研究。

在分析模拟锁相环缺点的基础上，介绍了数字锁相环的工作原理，并用*+,-语言对该系统进行了设计，给出了数字锁相环电路.个主要模块的设计过程及仿真结果，得到了该系统的顶层电路。

实验及仿真结果表明，数字锁相环是解决同步问题的重要措施之一。

关键词：*+,-；/-,；数字锁相环中图分类号：01$!!2&文献标识码：3同步的技术基础是锁相，因而锁相技术是通信中最重要的技术之一。

锁相就是利用输入信号与输出信号之间的相位误差来自动调节输出信号的相位，使之达到与输入信号的相位一致，或保持一个很小的相位差，从而实现自动调节的功能［!］。

锁相技术现已广泛应用于电子技术的各个领域，特别是在数字通信的调制解调、位同步、频率合成中常常要用到各种各样的锁相环。

最初的锁相环全部由模拟电路组成，由于模拟锁相环存在温度漂移、电网电压的影响等缺点，给系统的同步调节带来困难。

随着大规模、超大规模数字集成技术的发展，模拟锁相环逐渐被数字锁相环所取代。

#，其输出频率为"$5#$!!!"4#其中，!!为输入信号*!与输出信号*’的相位差；"4为环路的中心频率。

数控振荡器的输出频率为"’5"!6#$!!!"4#%由于锁定的极限范围为#$!!57!，所以得到环路的捕捉带!"89:5"’89:;"!5!"4#%当环路锁定时，"’5"!，系统稳态相位误差!!（<）5%#（"’;"!）#$!"4可见，只要合理选择#值，就能使输出信号*’的相位较好地跟踪输入*!的相位，以达到锁定的目的。

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ENபைடு நூலகம் IF;
END IF;
IF(input2(4)='1') THEN
IF(input2(3)='0') THEN
part4<=-(input1_buf);
ELSE
part4<="0000000000000000";
END IF;
ELSE
&input1(7)&SIGNED(input1);
IF(input2(0)='1') THEN
part0<=-(input1_buf);
ELSE
part0<=(others=>'0');
END IF;
IF(input2(1)='1') THEN
IF(input2(0)='0') THEN
output: OUT SIGNED(7 DOWNTO 0)
);
END multiplier;
ARCHITECTURE behavior OF multiplier IS
SIGNAL out_temp: SIGNED(15 DOWNTO 0);
SIGNAL input1_buf:SIGNED(15 DOWNTO 0);
part7<=-(input1_buf);
ELSE
part7<="0000000000000000";
END IF;
ELSE
IF (input2(6)='1') THEN
part7<=input1_buf;
ELSE
part7<="0000000000000000";
output<=(others=>'0');
part0<=(others=>'0');
part1<=(others=>'0');
part2<=(others=>'0');
part3<=(others=>'0');
part4<=(others=>'0');
IF (input2(1)='1') THEN
part2<=input1_buf;
ELSE
part2<="0000000000000000";
END IF;
END IF;
IF(input2(3)='1') THEN
IF(input2(2)='0') THEN
USE IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;
ENTITY multiplier IS
PORT(clk: IN STD_LOGIC;
reset: IN STD_LOGIC;
input1: IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);
input2: IN SIGNED(7 DOWNTO 0);
IF (input2(3)='1') THEN
part4<=input1_buf;
ELSE
part4<="0000000000000000";
END IF;
END IF;
IF(input2(5)='1') THEN
IF(input2(4)='0') THEN
SIGNAL part0,part1,part2,part3,part4,part5,part6,part7:SIGNED(15 DOWNTO 0);
BEGIN
PROCESS(clk,reset)
BEGIN
IF(reset='1') THEN
out_temp<=(others=>'0');
END IF;
END IF;
IF(input2(2)='1') THEN
IF(input2(1)='0') THEN
part2<=-(input1_buf);
ELSE
part2<="0000000000000000";
END IF;
ELSE
part1<=-(input1_buf);
ELSE
part1<=(others=>'0');
END IF;
ELSE
IF(input2(0)='1') THEN
part1<=input1_buf;
ELSE
part1<=(others=>'0');
END PROCESS;
END behavior;
END IF;
END IF;
out_temp<=part0+(part1(14 DOWNTO 0)&'0')+(part2(13 DOWNTO 0)&"00")+
(part3(12 DOWNTO 0)&"000")+(part4(11 DOWNTO 0)&"0000")+
part5<=-(input1_buf);
ELSE
part5<="0000000000000000";
END IF;
ELSE
IF (input2(4)='1') THEN
part5<=input1_buf;
ELSE
part5<="0000000000000000";
IF (input2(5)='1') THEN
part6<=input1_buf;
ELSE
part6<="0000000000000000";
END IF;
END IF;
IF(input2(7)='1') THEN
IF(input2(6)='0') THEN
part5<=(others=>'0');
part6<=(others=>'0');
part7<=(others=>'0');
ELSIF rising_edge(CLK) THEN
input1_buf<=input1(7)&input1(7)&input1(7)&input1(7)&input1(7)&input1(7)&input1(7)
END IF;
END IF;
IF(input2(6)='1') THEN
IF(input2(5)='0') THEN
part6<=-(input1_buf);
ELSE
part6<="0000000000000000";
END IF;
ELSE
数字鉴相器——用VHDL语言实现.txt27信念的力量在于即使身处逆境，亦能帮助你鼓起前进的船帆；信念的魅力在于即使遇到险运，亦能召唤你鼓起生活的勇气；信念的伟大在于即使遭遇不幸，亦能促使你保持崇高的心灵。LIBRARY IEEE;
USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;
part3<=-(input1_buf);
ELSE
part3<="0000000000000000";
END IF;
ELSE
IF (input2(2)='1') THEN
part3<=input1_buf;
ELSE
part3<="0000000000000000";
(part5(10 DOWNTO 0)&"00000")+(part6(9 DOWNTO 0)&"000000")+
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output<=out_temp(15 DOWNTO 8);
END IF;