VHDL语言的基本要素(大全)

VHDL语言的基本要素
一、数据对象
VHDL语言的主要数据对象有信号，变量，常量。

信号—信号是电路中的物理量，对应于电路的连线、节点；信号说明全局量，用于描述中的构造体（Architecture）, 实体（Intity），程序包（package）。

变量—变量是程序运算中的中间量，并不对应电路中的物理量。

变量说明局部量，用于进程语句（process）, 函数（Function）, 过程（procedure）。

常量—常数也不对应电路中的物理量，当常量说明全局量，在构造体（Architecture）, 实体（Intity），程序包（package），进程语句（process）, 函数（Function）, 过程（procedure）中均可使用。

数据对象的定义格式：
signal 信号名：数据类型，约束条件，表达式
Variable 变量名：数据类型，约束条件：=表达式
Constant 常量名：数据类型，约束条件：=表达式
例如：Variable count:INTEGER RANGE 0 TO 255:=10
Constant Daly:Time:=100ns
信号代入和变量赋值的区别：两者形式不同，操作过程也不相同。

变量赋值符“：=”，信号的代入符“<=”。

在变量的赋值语句中，该语句一当执行，其值立即将赋予变量；而信号的代入，其语句执行后不会立即使信号发生代入，在下条语句
执行时，仍使用原来的信号值，如进程语句中的敏感表的信号代入就是如此。

二、数据类型
VHDL语言中的数据类型，一般而言可分为：标量类型和组合类型。

在实际使用中，也可分成予定义类型和用户定义类型。

VHDL语言是强类型的语言，主要可按如下分类和变换处理。

①标准数据类型
⑴整数⑵实数（浮点数）-1.0E+38~+1.0E38 ⑶位bit
（0,1）
⑷位矢量⑸布尔量，“假”，“真”⑹字符（ASCⅡ）字符
⑺时间
⑻错误等级⑼自然数（大于等于0的整数）⑽字符串
（字符矢量）
②用户定义的数据类型
TYPE 数据类型名{数据类型名} 数据类型定义
⑴枚举类型⑵整数类型⑶实数类型⑷数组类型
⑸存取类型⑹文件类型⑺记录类型⑻时间类型③用户定义子类型
SUBTUPE 子类型名IS 数据类型名[范围]
例：SUBTYPE digit is INTEGER RANGE 0 TO 9
④数据类型转换
数据类型的变换函数通常由“STD_LOGIC_1164”，
“STD_LOGIC_ARITH”，“STD_LOGIC_UNSIGNED”的程序包提供
例如，在STD_LOGIC_1164程序包中，
TO_STD LOGIC VECTOR(A) 由BIT_VECTOR转换为STD_LOGIC_VECTOR
TO_BITVECTOR(A) 由STO_LOGIC_VECTOR转为BIT_VECTOR
TO_STDLOGIC(A) 由BIT转换为STD_LOGIC
TO_BIT(A) 由STD_LOGIC转换成BIT signal a: BIT_VECTOR(11 DOWNTO 0)
signal b: STD_LOGIC_VECTOR(11 DOWNTO 0)
a<=X”A8” 十六进制值可赋予位矢量
b<=X”A8” 语法错，十六进制不能赋予.STD 矢量
b<=TO_STDLOGICVECTOR(X“AF7”)
b<=TO_STDLOGICVECTOR(O“5177”)八进制变换
b<=TO_STDLOGICVECTCR(B“1010_1111_0111”)
下表中也给出一些典型的类型变换函数
三、运算符
运算符的优先级如下表所示：运算符的优先级
例如，并置运算符的使用：
tmp_b<=b AND (en&en&en&en) y <= a & tmp_b
第一个语句表示b 的4位位矢量由en 进行选择 得到一个4位位矢量输出
第二个语句表示4位位矢量a 和4位位矢量b 再 次连接（并置）构成8位的位矢量y 输出 右图所示为并置运算符操作的电路示意。

VHDL 语言程序的基本结构
⑴ 实体（Entity ）
实体主要由实体说明和构造体组成；实体说明描述电路的外部特征，
构造体描述的是电路内部的逻辑。

①实体说明主要包括·类属参数说明 ·端口说明
②构造体主要包括 ·名称命名 ·定义语句 ·并行处理语句等 定义语句是对其内部使用的信号、常数、数据类型、函数定义
y(4) en
b(0) b(1) b(2) b(3) y(5) y(6) y(7)
a(0) a(1) a(2) a(3)
实体
实体说明
接口说明
构造体
功能定义entity top is port(
i, j, k: in bit; z: out bit);
end top;
architecture top of top is
signal h: bit;
begin
u1: and2 port map(a=>i, b=>j, x=>h); u2: or2 port map(a=>h, b=>k, y=>z); end;
端口配置中的形参和实参
设计实体与其实体说明、构造体的关系
⑵构造体的子结构
构造体的子结构主要可由如下语句结构组成
·Block语句结构
·Process语句结构过程（procedure）·SUBPROGRAMS结构
函数（Function）
⑶程序包、库、配置
重载运算符（overloaded operators）：和其他运算符一样，关系运算符也可以重载。

重载运算符允许多种类型使用运算符（这些运算符不是由IEEE1076标准预定义的）。

运算符可能由用户定义函数重载，但很多重载运算符是由IEEE1164和IEEE1076.3标准所定义。

例如，IEEE 1076标准定义了为类型signed和integer以及unsigned和natural 重载=运算符的函数。

此重载运算符允许以下的代码段被执行。