行为描述

行为描述

如果VHDL 的结构体只描述了所设计模块的功能或者说模块行为，而没有直接描述实现这些行为的硬件的结构，包括硬件特性、连线方式、逻辑行为方式，则称这种描述方式为行为描述。行为描述只表示输入与输出间转换的行为，它不包含任何结构信息；是以算法形式对系统模型、功能的描述，与硬件结构无关。抽象程度最高。常用语句：进程、过程、函数。

在应用VHDL进行系统设计时，行为描述方式是最重要的逻辑描述方式，行为描述方式是VHDL编程的核心。只有VHDL作为硬件电路的行为描述语言，才能满足自顶向下设计流程的要求，从而成为电子线路系统级仿真和设计的最佳选择。本书中大量采用了行为描述方式来进行设计，如例3.50，这里不再单独举例说明。

数据流描述

数据流描述风格，也称RTL描述方式。RTL 是寄存器传输语言的简称。RTL级描述是以规定设计中的各种寄存器形式为特征，然后在寄存器之间插入组合逻辑。这类寄存器或者显式地通过元件具体装配，或者通过推论作隐含的描述。

一般地，VHDL的RTL描述方式类似于布尔方程，可以描述时序电路，也可以描述组合电路，它既含有逻辑单元的结构信息，又隐含表示某种行为，数据流描述主要是指非结构化的并行语句描述。例3.51所示，采用数据流的描述方式实现了半减器。

【例3．51】半减器:

library ieee;

use ieee.std_logic_1164.all;

use ieee.std_logic_arith.all;

use ieee.std_logic_unsigned.all;

entity halfdec is

port(a,b:in std_logic;

borrow,y:out std_logic);

end halfdec;

architecture a of halfdec is

begin

y<=a xor b;

borrow<=not a and b;

end a;

数据流的描述风格是建立在用并行信号赋值语句描述基础上的，数据流描述方式能比较直观地表达底层逻辑行为。

结构化描述

VHDL结构型描述风格是基于元件例化语句或生成语句的应用，利用这种语句可以用不同

类型的结构，来完成多层次的工程，即从简单的门到非常复杂的元件（包括各种已完成的设计实体子模块）来描述整个系统。元件间的连接是通过定义的端口界面来实现的，其风格最接近实际的硬件结构，即设计中的元件是互连的。

结构描述就是表示元件之间的互连，这种描述允许互连元件的层次化设计。图3.18所示，为一位全加器的结构图。例3.52是对该全加器的结构化描述。

图3.18 一位全加器的基本结构

【例3．52】一位全加器的结构化描述:

library ieee;

use ieee.std_logic_1164.all;

entity f_adder is

port(ain,bin,cin:in std_logic;

cout,sum: out std_logic);--定义全加器的输入输出端口

end entity f_adder;

architecture hh of f_adder is

component halfdder --调用库元件“半加器”

port (a,b:in std_logic;

co,so:out std_logic);

end component h_adder;

component or1――调用库元件“或门”

port(a,b: in std_logic;

c: out std_logic);

end component;

signal d,e,f:std_logic; --信号赋值语句

begin

U1:halfadder port map(a=>ain,b=>bin,co=>d,so=>e);

U2:halfadder port map(a=>e,b=>cin,co=>f,so=>sum);

U3:or1 port map( a=>d,b=>f,c=>cout);

end hh;

利用结构描述方式，可以采用结构化、模块化设计思想将一个大的设计划分为许多小的模块，逐一设计调试完成，然后利用结构描述方法将它们组装起来，形成更为复杂的设计。