VHDL
第四讲VHDL语言基础知识
关键词 VHDL 实体 逻辑功能
此两处必须同名
逻辑行为描述
1、实体
格式
ENTITY 实体名 IS [GENERIC ( 类属表 );] [PORT ( 端口表 );] END 实体名;
说明
实体说明所设计的逻辑电路的输入、输 出信号及其特性（输入(in)输出(out)、双向 (inout)、buffer）
•文件（FILES）是传输大量数据的客体，包含一些专门数据 类型的数值。
对象说明的一般格式是： <对象类型> < 标识符表>：<子类型说明> <信号种类>： =<表达式>; 说明 标识符 <子类型说明>是类型名或类型名加限制条件 <信号种类>为BUS或REGISTER，该项为任选项 ：=<表达式>为对象赋初值
IS
一个包集合由包集合标题和包集合体两 大部分组成。 包集合体是一个可选项。
5、库
格式
LIBRARY 库名； USE 库名. 程序包名. All；
USE语句的使用有两种常用格式： USE 库名.程序包名.项目名 ； USE 库名.程序包名.ALL ；
VHDL库的种类
• IEEE库：IEEE标准库, 是按IEEE组织制定的 工业标准进行编写的， 是内容丰富的资源库 使用需声明 • •STD_LOGIC_1164 程序包 •STD_LOGIC_ARITH 程序包 •STD_LOGIC_UNSIGNED 程序包
STD库：VHDL标准库，STANDARD和 TEXTIO程序包即收入在STD库中 使用无需声明
VHDL库的种类
• • •
ASIC库：EDA厂商提供库 使用需声明 WORK库：现行作业库，当前工作目录的所有设计 使用无需声明 USER库：用户自定义库 使用需声明
vhdl 十进制表示数值
vhdl 十进制表示数值摘要：1.VHDL简介2.十进制表示法概述3.VHDL中十进制数值的表示方法4.实例演示5.总结与建议正文：【提纲】1.VHDL简介VHDL（VHSIC硬件描述语言）是一种硬件描述语言，用于描述数字电路和模拟混合信号电路。
它在电子设计自动化（EDA）领域具有广泛的应用。
在VHDL中，数值通常用二进制、十六进制或十进制表示。
本文将重点介绍如何在VHDL中表示十进制数值。
2.十进制表示法概述十进制表示法是一种数值表示方法，基于10个基本数字（0-9）。
在计算机系统中，十进制数可以通过位权展开式表示，位权值为10的幂。
例如，数值123可以表示为：1 * 10^2 + 2 * 10^1 +3 * 10^03.VHDL中十进制数值的表示方法在VHDL中，可以使用整数类型（INTEGER）表示十进制整数。
例如，定义一个十进制整数变量：INTEGER :: a = 123;此外，还可以使用STD_LOGIC_VECTOR类型表示十进制数。
通过分配位权值，可以将十进制数转换为二进制表示。
以下是一个例子：INTEGER :: b = 123;STD_LOGIC_VECTOR (3 downto 0) :: binary_b =TO_STD_LOGIC_VECTOR(b);4.实例演示假设我们要设计一个简单的加法器，输入两个十进制整数a和b，输出它们的和。
首先，定义两个整数类型变量a和b：INTEGER :: a, b, sum;然后，使用STD_LOGIC_VECTOR表示法将十进制数转换为二进制：STD_LOGIC_VECTOR (4 downto 0) :: binary_a =TO_STD_LOGIC_VECTOR(a);STD_LOGIC_VECTOR (4 downto 0) :: binary_b =TO_STD_LOGIC_VECTOR(b);接下来，实现加法器逻辑：process (binary_a, binary_b)beginsum = binary_a + binary_b;end process;最后，将二进制和转换回十进制：INTEGER :: sum_decimal = TO_INTEGER(sum);5.总结与建议本文介绍了如何在VHDL中表示十进制数值，并通过一个实例演示了如何使用STD_LOGIC_VECTOR表示法进行十进制与二进制的转换。
vhdl基本语法 ifdef
VHDL（VHSIC Hardware Description Language）是一种硬件描述语言，用于描述数字电路和系统。
它是由美国国防部（DOD）于20世纪80年代初期的VHSIC（Very High Speed Integrated Circuits）项目中开发的。
VHDL的基本语法包括一些常用的关键字和结构，其中ifdef是其中之一。
ifdef是VHDL中的一个条件编译指令，用于根据给定的条件来判断是否包含某段代码。
在VHDL中，ifdef语句的基本语法如下：```vhdl`ifdef condition-- code to be included if condition is true`else-- code to be included if condition is false`endif```在上面的代码中，condition是一个条件表达式，可以是一个参数、宏定义或者其他已经定义过的条件。
如果condition为真，则会编译`ifdef和`endif之间的代码；如果condition为假，则会编译`else和`endif之间的代码。
使用ifdef可以让我们根据不同的条件来控制代码的编译和包含，这在一些复杂的项目中非常有用。
下面是使用ifdef的一个简单示例：```vhdl`ifdef DEBUGreport "Debug mode is enabled";`elsereport "Debug mode is disabled";`endif```在上面的代码中，如果DEBUG宏被定义了，那么report语句"Debug mode is enabled"将被编译进去；否则将编译进去"Debug mode is disabled"。
除了`ifdef语句外，VHDL还提供了一些其他的条件编译指令，如`ifndef（如果给定条件为假则编译）、`elsif（如果前面的条件为假则继续判断下一个条件）、`elsif和`endif。
VHDL
1.3 VHDL的作用
HDL打破软、硬件的界限 传统的数字系统设计分为：
硬件设计（硬件设计人员）
软件设计（软件设计人员） 是硬件设计者和 EDA工具之间的界面
EDA工具及 HDL的流行，使电子系 统向集成化、大规模和高速度等方向发 展。 美国硅谷约有80%的 ASIC和 FPGA/CPLD已采用 HDL进行设计。
一般情况下 USE定义区的格式写成
LIBRARY IEEE； USE IEE.STD_LOGIC_1164.ALL; USE IEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL; USE IEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;
2.2 实体声明
实体声明：定义系统的输入输出端口
语法：
ENTITY <entity_name> IS Generic Declarations（类属表）； Port Declarations（端口表）； END <entity_name>; (1076-1987 version) END ENTITY <entity_name> ; ( 1076-1993 version)
子类型声明；常量声明。
END <包名> ; (1076-1987) END PACKAGE BODY <包名> ; (1076-1993)
例：程序包声明
2、 库
含义：存放预先完成的程序包和数据集合体 的仓库，包含了包或包的汇集 格式：LIBRARY 库名； 种类： STD 库（默认库） IEEE库 WORK库（默认库） 面向ASIC的库 用户定义库
硬件描述语言VHDL
1 概述
1.1 什么是VHDL（HDL）？
vhdl函数定义 -回复
vhdl函数定义-回复VHDL (VHSIC Hardware Description Language)，也叫Very High-Speed Integrated Circuit Hardware Description Language，是一种硬件描述语言。
它主要用于描述数字电路和系统的结构和行为。
在VHDL中，可以定义模块、信号、函数等，使得设计人员能够更方便地描述和模拟数字电路。
在本篇文章中，我们将主要讨论VHDL中函数的定义与应用。
函数是一种可重用的代码块，可用于执行特定的计算或操作，并返回一个值。
在VHDL中，函数可以接受输入参数，并基于这些参数进行处理并返回结果。
这使得我们可以将一些常用的计算过程封装成函数，并在需要的时候调用它们。
一、函数的定义首先，我们需要了解如何在VHDL中定义一个函数。
函数的定义遵循如下的语法：vhdlfunction function_name(input_parameters) return return_type isvariable local_variables;beginFunction body在这里编写函数的计算或操作过程return return_value; 返回计算结果或值end function_name;函数定义的关键部分是函数的名称以及它的输入参数和返回类型。
函数名称应该是唯一的，并且应该与所实现的功能相关。
输入参数用于接受来自调用函数的值，并在函数内部进行处理。
返回类型定义了函数的返回值的数据类型。
在函数的定义中，我们还可以声明局部变量，以便在函数内部进行计算。
变量可以用于存储中间结果或其他需要在函数内部使用的值。
二、函数的调用一旦函数被定义后，我们就可以在其他地方调用它。
调用函数的语法如下：vhdlvariable_name := function_name(input_arguments);在函数调用中，我们首先需要定义一个变量来接收函数的返回值。
第2章 VHDL语言基础
End 实体名;
端口名
端口模式
数据类型
（2）ENTITY
端口模式（MODE）有以下几种类型： IN ；OUT；INOUT ；BUFFER 端口模式可用下图说明：（黑框代表一个设计或模块）
IN
OUT
BUFFER
INOUT
二输入与门电路设计范例
Library std; Use std.standard.all;
（4）CONFIGURATION定义区
定义格式： Configuration 配置名 of 实体名 is for 选用的结构体名 end for； end configuration 配置名 ；
二输入与门电路设计范例
a c
b电Leabharlann 真值表abc
0
0
0
1
0
0
0
1
0
1
1
1
二输入与门电路设计范例
Architecture Na of and2 is
‘1’; 符号<=为信号直接赋值符。
End Na;
--结构体Na
Architecture Nb of and2 is
Begin
c <= a and b;
--and 为逻辑与操作
End Nb; --结构体Nb
Library ieee; Use ieee.std_logic_1164.all;
Entity half_adder is Port( x,y : in std_logic;sum,carry : out hlf_adder); End half_adder;
（4）CONFIGURATION定义区
一个完整VHDL电路设计必须有一个实体 和对应的结构体，即实体和结构体对构成一个 完整的VHDL设计。
vhdl 组合逻辑电路
vhdl 组合逻辑电路VHDL组合逻辑电路VHDL（VHSIC Hardware Description Language）是一种硬件描述语言，用于描述数字电路和系统级电路的行为和结构。
VHDL可以用于设计、仿真和验证电子系统。
在数字电路设计中，组合逻辑电路是一种重要的电路类型，本文将重点介绍VHDL中的组合逻辑电路。
一、组合逻辑电路简介组合逻辑电路是由输入端、输出端和逻辑门构成的电路。
它的输出仅取决于当前的输入，而与过去的输入无关。
组合逻辑电路的主要特点是没有存储元件，也就是说输出只与输入有关，不受时间的影响。
二、VHDL语言描述组合逻辑电路1. 实体声明在VHDL中，组合逻辑电路可以通过实体声明来描述。
实体声明包括实体头和实体体两部分。
实体头部分定义了实体名称、输入端口和输出端口，并且可以定义参数和模式等信息。
例如：实体名称：AND2输入端口：A, B输出端口：Y实体体部分定义了实体的行为，使用逻辑表达式来描述输出与输入之间的关系。
例如：实体体部分：Y <= A AND B;2. 架构声明架构声明用于描述实体的具体实现。
在架构声明中，可以使用信号、变量、常数、函数等来描述电路的行为。
例如：架构声明：架构 Behavioral of AND2 is开始信号 temp: bit;开始temp <= A AND B;Y <= temp;结束 Behavioral;三、VHDL组合逻辑电路的应用举例1. 与门（AND）与门是最基本的逻辑门之一，它的输出为输入信号的逻辑与运算结果。
在VHDL中，可以通过以下代码来实现一个2输入与门：实体声明：实体名称：AND2输入端口：A, B输出端口：Y实体体部分：Y <= A AND B;2. 或门（OR）或门是另一种基本的逻辑门，它的输出为输入信号的逻辑或运算结果。
在VHDL中，可以通过以下代码来实现一个2输入或门：实体声明：实体名称：OR2输入端口：A, B输出端口：Y实体体部分：Y <= A OR B;3. 非门（NOT）非门是最简单的逻辑门，它的输出为输入信号的逻辑非运算结果。
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是什么意思
vhdl是什么意思vhdl是什幺意思 VHDL 语言的英文全名是Very High Speed Integrated Circuit Hardware DescripTIon Language ，即超高速集成电路硬件描述语言。
HDL 发展的技术源头是：在HDL 形成发展之前，已有了许多程序设计语言，如汇编、C 、Pascal 、Fortran 、Prolog 等。
这些语言运行在不同硬件平台和不同的操作环境中，它们适合于描述过程和算法，不适合作硬件描述。
CAD 的出现，使人们可以利用计算机进行建筑、服装等行业的辅助设计，电子辅助设计也同步发展起来。
在从CAD 工具到EDA 工具的进化过程中，电子设计工具的人机界面能力越来越高。
在利用EDA 工具进行电子设计时，逻辑图、分立电子原件作为整个越来越复杂的电子系统的设计已不适应。
任何一种EDA 工具，都需要一种硬件描述语言来作为EDA 工具的工作语言。
这些众多的EDA 工具软件开发者，各自推出了自己的HDL 语言。
HDL发展的社会根源是：美国国防部电子系统项目有众多的承包公司，由于各公司技术路线不一致，许多产品不兼容，他们使用各自的设计语言，使得甲公司的设计不能被乙公司重复利用，造成了信息交换困难和维护困难。
美国政府为了降低开发费用，避免重复设计，国防部为他们的超高速集成电路提供了一种硬件描述语言，以期望VHDL 功能强大、严格、可读性好。
政府要求各公司的合同都用它来描述，以避免产生歧义。
由政府牵头，VHDL 工作小组于1981 年6 月成立，提出了一个满足电子设计各种要求的能够作为工业标准的HDL 。
1983 年第 3 季度，由IBM 公司、TI 公司、Intermetrics。
vhdl 基础语法
vhdl 基础语法VHDL（Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language）是一种硬件描述语言，用于描述数字系统的行为和结构。
以下是VHDL的基础语法：1. 实体（Entity）：用于描述模块的接口和端口。
实体的语法如下：```entity entity_name isport (-- 输入端口input_name : in data_type;-- 输出端口output_name : out data_type);end entity_name;```2. 架构（Architecture）：用于描述模块的内部行为和逻辑。
架构的语法如下：```architecture architecture_name of entity_name issignal signal_name : data_type;begin-- 逻辑实现end architecture_name;```3. 信号（Signal）：用于在模块内部传递数据。
信号的语法如下：```signal signal_name : data_type;```4. 过程（Process）：用于描述模块的并发行为。
过程的语法如下：```process (sensitivity_list)begin-- 逻辑实现end process;```5. 语句（Statement）：用于描述模块的具体操作。
常见的语句包括：- 赋值语句：```signal_name <= value;```- 选择语句：```case expression iswhen value1 =>-- 逻辑实现1when value2 =>-- 逻辑实现2when others =>-- 默认逻辑实现end case;```- 循环语句：```for i in range loop-- 逻辑实现end loop;```这些是VHDL的基础语法，可以用于描述数字系统的行为和结构。
vhdl是什么意思
VHDL全名Very-High-Speed Integrated Circuit Hardware Description Language,诞生于1982年。
1987年底，VHDL被IEEE和美国国防部确认为标准硬件描述语言。
自IEEE-1076(简称87版)之后，各EDA公司相继推出自己的VHDL设计环境，或宣布自己的设计工具可以和VHDL接口。
1993年，IEEE对VHDL进行了修订，从更高的抽象层次和系统描述能力上扩展VHDL的内容，公布了新版本的VHDL，即IEEE标准的1076-1993版本，简称93版。
VHDL 和Verilog作为IEEE的工业标准硬件描述语言，得到众多EDA公司支持，在电子工程领域，已成为事实上的通用硬件描述语言。
1.vhdl是什么意思VHDL语言是一种用于电路设计的高级语言。
它在80年代的后期出现。
最初是由美国国防部开发出来供美军用来提高设计的可靠性和缩减开发周期的一种使用范围较小的设计语言。
VHDL翻译成中文就是超高速集成电路硬件描述语言，主要是应用在数字电路的设计中。
它在中国的应用多数是用在FPGA/CPLD/EPLD的设计中。
当然在一些实力较为雄厚的单位，它也被用来设计ASIC。
VHDL主要用于描述数字系统的结构，行为，功能和接口。
除了含有许多具有硬件特征的语句外，VHDL的语言形式、描述风格以及语法是十分类似于一般的计算机高级语言。
VHDL的程序结构特点是将一项工程设计，或称设计实体(可以是一个元件，一个电路模块或一个系统)分成外部(或称可视部分,及端口)和内部(或称不可视部分)，既涉及实体的内部功能和算法完成部分。
在对一个设计实体定义了外部界面后，一旦其内部开发完成后，其他的设计就可以直接调用这个实体。
这种将设计实体分成内外部分的概念是VHDL系统设计的基本点。
2.vhdl的作用功能强大、设计灵活VHDL具有功能强大的语言结构，可以用简洁明确的源代码来描述复杂的逻辑控制。
vhdl硬件描述语言
vhdl硬件描述语言VHDL 是一种硬件描述语言，用于描述数字电路和系统。
它是一种结构化的、过程化的编程语言，其语法和结构类似于 C 和 C++ 等编程语言。
VHDL 的设计流程包括以下几个方面:1. 确定设计需求和目标：在开始设计之前，需要明确设计的需求和目标，例如设计一个数字电路、一个控制系统或者一个通信系统。
2. 理解设计需求：在明确设计需求之后，需要对设计需求进行深入的理解，例如设计的功能、性能、可靠性、功耗等方面的需求。
3. 描述设计：使用 VHDL 语言对设计进行描述，包括电路的逻辑结构、时序、信号描述等方面。
4. 仿真和验证：使用仿真工具对设计进行模拟和验证，以确保设计的正确性和可靠性。
5. 综合：将 VHDL 代码转换为 IP 核或者硬件描述器，以便实现最终的硬件实现。
6. 调试：对设计进行调试，以便解决设计中的问题，进一步提高设计的可靠性和性能。
VHDL 的主要特点包括:1. 结构化的语法:VHDL 采用了结构化的语法结构，可以使用类、模块、接口等概念对设计进行组织和管理。
2. 描述方式的多样性:VHDL 可以使用 Verilog 和 VHDL 的语法来描述设计，同时也可以使用结构化、过程化、面向对象等描述方式。
3. 支持数字电路和系统的设计:VHDL 是一种面向数字电路和系统的设计语言，可以用于设计数字电路、控制系统、通信系统等。
4. 高度可读可维护性:VHDL 的语法结构简洁明了，易于理解和维护，同时也易于编写和调试。
VHDL 作为一种硬件描述语言，其主要目的是用于描述数字电路和系统的设计，并且可以实现硬件的实现和验证。
在数字电路和系统的设计过程中，VHDL 可以作为一种重要的工具和技术被广泛应用。
vhdl中begin用法 -回复
vhdl中begin用法-回复VHDL中的begin 用法是非常重要的，它用于定义一个过程（process）或者一个架构（architecture）的开始位置。
在一段VHDL代码中，一个过程或者一个架构通常由begin 关键字作为它们的开始，然后通过end 关键字来标记结束位置。
本文将一步一步回答有关VHDL 中begin 用法的问题，并提供详细的解释和示例。
1. 什么是VHDL？VHDL（VHSIC Hardware Description Language）是一种硬件描述语言，用于描述和设计数字电路和系统。
它是一种高级语言，旨在提供描述电路行为和结构的方法。
VHDL广泛用于工业自动化、航空航天和通信等领域的数字系统设计。
2. 什么是begin 关键字？begin 是VHDL代码中的一个关键字，用于定义过程或架构的开始位置。
在一个过程或者一个架构中，begin 可以标记代码的开始，并指示该过程或架构要执行的操作。
3. begin 关键字的语法是什么样的？begin 关键字的一般语法如下：begin代码逻辑end;在begin 和end 之间，你可以编写任意数量的代码行，用于定义过程或架构要执行的操作。
4. begin 关键字如何用于过程？在一个过程中，begin 关键字通常用于开始过程的主体部分。
在begin 和end 关键字之间，可以编写具体的操作步骤以及其他语句。
下面是一个简单的示例：process (clk)beginif rising_edge(clk) then执行操作步骤end if;end process;在这个示例中，begin 关键字标记了过程的开始位置。
在begin 和end 关键字之间，可以定义在时钟上升沿触发时要执行的操作。
5. begin 关键字如何用于架构？在一个架构中，begin 关键字通常用于开始架构的主体部分。
在begin 和end 关键字之间，可以编写具体的结构实现和信号赋值。
vhdl的名词解释
vhdl的名词解释VHDL，即VHSIC（Very High-Speed Integrated Circuits） Hardware Description Language，是硬件描述语言的一种。
它是一种用于描述数字电路和系统的语言，广泛应用于电子设计自动化（EDA）领域，特别是在数字电路设计、验证和仿真上。
VHDL的设计初衷是为了提供一种高层次的抽象，使设计人员能够更容易地描述复杂的硬件系统。
在VHDL中，主要有以下几个概念和关键词需要理解和解释。
1. 实体（entity）实体是VHDL代码中描述设计组件的顶层概念。
它类似于面向对象编程中的类定义，定义了一个模块的接口特性，包括输入、输出、信号和配置等。
实体在设计中起到了模块化的作用，能够将整个电路划分为相互独立且可复用的部分。
2. 体系结构（architecture）体系结构是对实体的具体实现描述。
它包含了实体中组件的结构和行为信息，以及内部信号和寄存器等。
体系结构中定义了组件的内部逻辑，以及如何将输入转换为输出。
一个实体可以有多个体系结构，用于实现不同的功能或优化设计。
3. 信号（signal）信号是数据在VHDL设计中的基本单元。
它类似于编程语言中的变量，用于在不同的组件之间传递数据。
在VHDL中，信号可以是标量（单个值）或向量（多个值）。
通过信号的赋值和传输，不同的组件能够进行数据的交互和处理。
4. 进程（process）进程是VHDL中的一种行为描述方式。
它类似于软件中的线程，可以定义一个并发执行的代码块。
进程可以响应信号的变化、执行逻辑操作、进行状态转换等。
通过进程，设计者可以描述顺序逻辑和组合逻辑的行为。
5. 泛型（generic）泛型是VHDL中的一种参数化机制。
它类似于编程语言中的函数模板或宏定义，用于在实体或体系结构中定义一组可配置的属性。
通过泛型，可以实现各种配置的复用，使得设计更加灵活和可扩展。
6. 测试台（testbench）测试台是用于验证和仿真VHDL设计的环境。
(完整word版)vhdl基本语法
VHDL 基础语法篇——VHDLVHDL硬件描述语言1。
1 VHDL概述1。
1。
1 VHDL的特点VHDL语言作为一种标准的硬件描述语言，具有结构严谨、描述能力强的特点，由于VHDL语言来源于C、Fortran等计算机高级语言，在VHDL语言中保留了部分高级语言的原语句，如if语句、子程序和函数等,便于阅读和应用。
具体特点如下：1。
支持从系统级到门级电路的描述，既支持自底向上（bottom-up）的设计也支持从顶向下（top—down）的设计，同时也支持结构、行为和数据流三种形式的混合描述。
2. VHDL的设计单元的基本组成部分是实体(entity）和结构体（architecture），实体包含设计系统单元的输入和输出端口信息，结构体描述设计单元的组成和行为，便于各模块之间数据传送.利用单元（componet)、块(block）、过程（procure）和函数（function）等语句，用结构化层次化的描述方法,使复杂电路的设计更加简便。
采用包的概念，便于标准设计文档资料的保存和广泛使用。
3. VHDL语言有常数、信号和变量三种数据对象，每一个数据对象都要指定数据类型,VHDL的数据类型丰富,有数值数据类型和逻辑数据类型，有位型和位向量型。
既支持预定义的数据类型，又支持自定义的数据类型，其定义的数据类型具有明确的物理意义，VHDL是强类型语言。
4. 数字系统有组合电路和时序电路，时序电路又分为同步和异步,电路的动作行为有并行和串行动作，VHDL语言常用语句分为并行语句和顺序语句，完全能够描述复杂的电路结构和行为状态。
1.1.2 VHDL语言的基本结构VHDL语言是数字电路的硬件描述语言，在语句结构上吸取了Fortran和C等计算机高级语言的语句，如IF语句、循环语句、函数和子程序等，只要具备高级语言的编程技能和数字逻辑电路的设计基础，就可以在较短的时间内学会VHDL语言。
但是VHDL毕竟是一种描述数字电路的工业标准语言,该种语言的标识符号、数据类型、数据对象以及描述各种电路的语句形式和程序结构等方面具有特殊的规定，如果一开始就介绍它的语法规定，会使初学者感到枯燥无味,不得要领.较好的办法是选取几个具有代表性的VHDL程序实例，先介绍整体的程序结构，再逐步介绍程序中的语法概念。
vhdl语句
vhdl语句
VHDL是一种硬件描述语言，用于描述数字电路和系统的行为和结构。
以下是VHDL中的一些基本语句：
1.实体（Entity）：用于声明一个电路或系统的接口，包括输入、输
出和输入/输出端口。
2.结构体（Architecture）：用于描述电路或系统的实现，包括元件的
连接和行为描述。
3.信号赋值语句：用于在进程中给信号赋值，例如“a <= b;”。
4.条件赋值语句：用于根据条件给信号赋值，例如“IF condition THEN
a <=
b ELSE a <=
c END IF;”。
5.选择信号赋值语句：用于根据选择信号的值给信号赋值，例如
“SELECT CASE a WHEN value1 THEN b WHEN value2 THEN c WHEN OTHERS THEN d END CASE;”。
6.进程语句：用于描述电路或系统的行为，包括顺序执行和并行执
行。
7.元件例化语句：用于实例化一个元件，并将其连接到其他元件上。
8.生成语句：用于生成多个相同类型的元件实例。
9.子程序调用语句：用于调用一个子程序。
10.顺序语句：在仿真意义上具有一定顺序性，并不意味着这些语句
对于的硬件结构也有相同的顺序性。
所有门电路是并行地工作，并没有先后之分。
11.并行语句：在仿真运行中总处于两种状态：执行或者挂起。
当执
行到wait语句时，运行程序将被挂起，直到满足此语句设置的结束挂起条件后，将重新开始执行进程中的程序。
以上只是VHDL中的一些基本语句，实际上VHDL还支持更多的高级功能和描述方式。
vhdl教程
名 • 例子 type week is array (1 to 7) of integer; type deweek is array (1 to 7) of week;
VHDL培训教程
第一讲、VHDL简介及其结构 第二讲、VHDL中的对象、操作符、数据类型 第三讲、VHDL中的控制语句及模块 第四讲、状态机的设计
第一讲、VHDL简介及其结构
• 通过本课的学习您可以了解以下几点 1、VHDL 的基本概念 2、VHDL的基本结构 3、VHDL的设计初步
什么是VHDL
例如：1.0、2.834、3.14、0.0
VHDL 的基本类型
9、natural 自然数 和 positive 正整数 10、senverity level （常和assert语句配合使用）
包含有：note、warning、error、failure
• 以上十种类型是VHDL中的标准类型，在编程 中可以直接使用。使用这十种以外的类型，需 要自行定义或指明所引用的Library(库)和 Package(包)集合
• VHDLVHSIC Hardware Decription Language
其中VHSICVery High Speed Integrated Circuit
电子设计自动化的关键技术之一是要求用形式化 方法来描述硬件系统。VHDL适应了这种要求。
VHDL和Verilog HDL
• Verilog HDL： 另一种硬件描述语言，由Verilog 公司开 发，1995年成为IEEE标准。 优点：简单、易学易用 缺点：功能不如VHDL强大，仿真工具少
procedure（过程）
新的硬件描述语言VHDL编程基础课件
（1）常量声明
常量是全局量,在结构描述、程序包说明、 实体说明、过程说明、函数调用说明和进程说 明中使用。 例： constant WIDTH :INTEGER := 8; constant X :NEW_BIT := ′X′;
（2）变量声明
定义了给定类型的变量名称。 例：
variable A,B :BIT; variable INIT :NEW_BIT
信号为器件内部节点信号，数据的进出不像端口 信号那样受限制，不必定义其端口模式。
定义信号的目的是为了在设计电路时使用该信号。 用“<=”来给信号赋值
例：
signal A,B :BIT;
signal INIT :INTEGE: = -1
信号赋值
SIGNAL temp : Std_Logic_Vector (7
支持大规模设计的分解和已有设计的再利用功能。
VHDL的优点
5. 对设计的描述具有相对独立性，与硬件的结构无关 6.可以利用EDA工具进行逻辑综合和优化，并自动将
VHDL描述转化为门级网表。 7. 具有可移植性，可以在不同的设计环境和系统平台
中使用。 8. 具有良好的可读性。
三、VHDL与高级语言的区别
INOUT（双向端口） 、 BUFFER（输出并向内部反 馈）
数据类型：VHDL作为一种强类型语言，必须对数据对 象（常量、变量、信号）规定取值范围，即对传输或 存储数据的类型作明确的界定。
实体举例
ENTITY black_box IS Generic ( constant width : integer := 7；);
Structure描述
architecture one of mux21 is signal d,e:bit; begin d<=a and (not)s; e<=b and s; y<=d or e;
VHDL的优缺点
• 第三点往往在商业领域被提及。 第三点往往在商业领域被提及。 • 综合技术的成熟过程尤如C编译器所走过 综合技术的成熟过程尤如 编译器所走过 的途径一样。一段时期以前，一般C编译器所 的途径一样。 一段时期以前 ， 一般 编译器所 产生成的可执行码往往无效， 产生成的可执行码往往无效，以致不如设计者 自己去写机器码来替代。今天， 自己去写机器码来替代。今天，仍有一些作业 需采用低级语言或机器码来写， 需采用低级语言或机器码来写，但大多数代码 必须用高级语言来写， 编译器已在那些不能 必须用高级语言来写 ， C编译器已在那些不能 熟练书写机器码来编程序的工程师中广泛使用。 熟练书写机器码来编程序的工程师中广泛使用。
硬件描述语言VHDL
• VHDL(VHSIC Hardware Description Language)是一种 是一种 标准的硬件描述语言， 它是在20世纪 世纪70~80年代中， 由 年代中， 标准的硬件描述语言， 它是在 世纪 年代中 美国国防部资助的VHSIC(Very High Speed Integrated 美国国防部资助的 Circuit)项目开发的产品。 在这个语言首次开发出来时， 项目开发的产品。 在这个语言首次开发出来时， 项目开发的产品 其目标仅是使电路文本化的一种标准， 其目标仅是使电路文本化的一种标准 ， 为了使人们采用 文本方式描述的设计， 能够被其他人所理解。 同时， 文本方式描述的设计， 能够被其他人所理解。 同时， 它 也被用来作为模型语言， 用于进行仿真验证模拟。 也被用来作为模型语言， 用于进行仿真验证模拟。
• 第二点是对于工具的逻辑综合有效性的担心， 第二点是对于工具的逻辑综合有效性的担心， 且往往不是没有根据的。 且往往不是没有根据的。 VHDL编译器并不一 编译器并不一 定总能生成令人满意的设计， 定总能生成令人满意的设计， 因为优化的结果 往往依赖于设计的目标。 往往依赖于设计的目标。 编译器采用一定的算 由标准的设计行为决定设计的实现， 法， 由标准的设计行为决定设计的实现， 而 算法从某种角度出发， 沿一定路径进行， 算法从某种角度出发， 沿一定路径进行， 并 不能发现设计中的所有问题。 有时， 不能发现设计中的所有问题。 有时， 当人们 希望按自己的要求来控制设计实现时， 希望按自己的要求来控制设计实现时，没有什 么能够替代人的创造力。 么能够替代人的创造力。
vhdl not用法
vhdl not用法
（原创版）
目录
1.VHDL 简介
2.VHDL 中的 NOT 运算
3.NOT 运算的实现方法
4.应用实例
正文
【VHDL 简介】
VHDL（VHSIC 硬件描述语言）是一种硬件描述语言，主要用于描述数字电路和模拟混合信号电路。
它是美国国防部高级研究计划局（DARPA）为实现 VHSIC（超高速集成电路）项目而开发的。
VHDL 具有简洁、易学的特点，广泛应用于集成电路设计和验证领域。
【VHDL 中的 NOT 运算】
在 VHDL 中，NOT 运算是表示逻辑非的一种方法，用于实现与原始信号相反的输出。
NOT 运算可以应用于单一信号，也可以应用于多个信号的组合。
在 VHDL 中，NOT 运算符的语法表示为“not”。
【NOT 运算的实现方法】
在 VHDL 中，NOT 运算的实现方法主要有两种：
1.使用“not”运算符：这是最直接的实现方法。
在 VHDL 代码中，只需在需要实现逻辑非的信号前加上“not”运算符即可。
例如，对于一个输入信号 A，可以通过“not A”实现逻辑非操作。
2.使用“if...then...else”语句：这是一种基于条件判断的实现方法。
当输入信号为高电平时，输出信号为低电平；当输入信号为低电平时，
输出信号为高电平。
例如，对于一个输入信号 A，可以通过“if A then "0" else "1"”实现逻辑非操作。
【应用实例】
假设有一个 3 位二进制信号 A，其值为“110”，现需要对其进行逻辑非操作。
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逻辑综合
逻辑综合提供了HDL和网表之间的连接。
综合就是指使用综合工具，根据芯片制造商提供的基本 电路单元库，将硬件描述语言描述的RTL级电路转换为 电路网表的过程。 这个过程一般分为两步： •编译：RTL描述的通用转换，也就是说与工艺不相关并 且尚未优化的电路 •优化：将通用的网络使用面向对象的工艺进行门级映 射。结果必须符合器件面积和速度的需要。
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尽管FPGA和CPLD都是可编程ASIC器件,有很多共同特点,但由 于CPLD和FPGA结构上的差异,具有各自的特点: ①CPLD更适合完成各种算法和组合逻辑,FPGA更适合于完成
时序逻辑。换句话说,FPGA更适合于触发器丰富的结构,而CPLD更
适合于触发器有限而乘积项丰富的结构。
的布线来编程;FPGA可在逻辑门下编程,而CPLD是在逻辑块下编程。
现。
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⑤CPLD比FPGA使用起来更方便。CPLD的编程采用E2PROM或FLASH 技术,无需外部存储器芯片,使用简单。而FPGA的编程信息需存放在外 部存储器上,使用方法复杂。 ⑥CPLD的速度比FPGA快,并且具有较大的时间可预测性。这是由 于FPGA是门级编程,并且CLB之间采用分布式互联,而CPLD是逻辑块级 编程,并且其逻辑块之间的互联是集总式的。 ⑦在编程方式上,CPLD主要是基于E2PROM或FLASH存储器编程,编 程次数可达1万次,优点是系统断电时编程信息也不丢失。CPLD又可分 为在编程器上编程和在系统编程两类。FPGA大部分是基于SRAM编程, 编程信息在系统断电时丢失,每次上电时,需从器件外部将编程数据重
河北大学电信学院
VHDL 硬件描述语言与数字 逻辑电路设计
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本课程安排： 学时数：36学时，课堂教学18学时，实验教学18学时。 课堂教学内容： 第 1 章 数字系统硬件设计概述 第 2 章 VHDL语言程序的基本结构 第 3 章 VHDL语言的数据类型及运算操作符 第 4 章 VHDL语言构造体的描述方式 第 5 章 VHDL语言的主要描述语句 第 7 章 基本逻辑电路设计 实验教学内容： 第 8 章 MAX+PLUSⅡ开发系统 第 9 章 应用设计实例 教学目的：了解可编程逻辑芯片，掌握一门设计语言，熟悉一种 设计工具。
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1、大规模可编程逻辑器件
FPGA_Field Programmable Gate Array CPLD_Complex Programmable Logic Device 主流公司：Xilinx、Altera、Lattice FPGA/CPLD的显著特点： 开发周期短、投资风险小、产品上市速度快、 市场适应能力强、硬件修改升级方便。
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特定功能的开发软件
综合类：有公司开发的专用软件 仿真类：
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4、实验开发系统
略
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EDA软件系统的构成
1、设计输入子模块 用图形编辑器、文本编辑器做设计描述、完成语义正确 性、语法规则的检查。 2、设计数据库子模块 系统的库单元、用户的设计描述、中间设计结果。
②CPLD的连续式布线结构决定了它的时序延迟是均匀的和可
预测的,而FPGA的分段式布线结构决定了其延迟的不可预测性。
③在编程上FPGA比CPLD具有更大的灵活性。CPLD通过修改具 有固定内连电路的逻辑功能来编程,FPGA主要通过改变内部连线 ④FPGA的集成度比CPLD高,具有更复杂的布线结构和逻辑实
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EDA设计方法:
设计思想不同：
自上而下(Top-Down)的设计方法。 自上而下是指将数字系统的整体逐步分解为各个 子系统和模块，若子系统规模较大，则还需将子系 统进一步分解为更小的子系统和模块，层层分解， 直至整个系统中的各个子系统关系合理，并便于逻 辑电路级的设计和实现为止。 自上而下设计中可逐层描述，逐层仿真，保证满 足系统指标。
3、分析验证子模块
各个层次的模拟验证、设计规则的检查、故障诊断。 4、综合仿真子模块 实现从高层抽象描述向低层次描述的自动转换，及各个 层次的仿真验证。 5、布局布线子模块
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完成由逻辑设计到物理实现的映射。
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FPGA与CPLD的辨别和分类主要是根据其结构特点和工作原
理。通常的分类方法是： 将以乘积项结构方式构成逻辑行为的器件称CPLD，如 Lattice的ispLSI系列、Xilinx的XC9500系列、Altera的 MAX7000S系列和Lattice(原Vantis)的Mach系列等。 将以查表法结构方式构成逻辑行为的器件称为FPGA，如 Xilinx的SPARTAN系列、Altera的FLEX10K或ACEX1K系列等。
新写入SRAM中。其优点是可以编程任意次,可在工作中快速编程,从而
实现板级和系统级的动态配置。
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⑧CPLD保密性好,FPGA保密性差。
⑨一般情况下,CPLD的功耗要比FPGA大,且集成度越高越明显。
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EDA技术的发展的三个阶段：
2）计算机辅助工程设计（CAE ）阶段
20世纪80年代初，出现了低密度的可编程 逻辑器件(PAL_Programmable)和（GAL_Generic Array Logic）,相应的EDA开发工具主要解决电 路设计没有完成之前的功能检测问题。 80年代后期,EDA工具已经可以进行初级的 设计描述、综合、优化和设计结果验证。
EDA技术降低了硬件电路的设计难度，提高了设计 效率，是电子系统设计方法质的飞跃。
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EDA技术的主要内容
1、实现载体：大规模可编程逻辑器件 (PLD_Programmable Logic Device) 2、描述方式：硬件描述语言 （HDL_Hard escripation Lauguage) VHDL、Verlog HDL等。 3、设计工具：开发软件、开发系统 4、硬件验证：实验开发系统
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三类器件的主要性能指标比较
指标 速度 PLD 很好 ASIC 很好 分离式器件 差
集成度
价格 开发时间 样品及仿真时间 制造时间 使用的难易程度 库存风险 开发工具的支持
很好
很好 很好 很好 很好 很好 很好 很好
很好
很好 差 差 差 差 差 很好
差
差 较好 差 较好 较好 较好 差
ASIC：Application Specific Integrated Circuits
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2、硬件描述语言：
HDL_Hardware Description Languige：
VHDL：IEEE标准，系统级抽象描述能力强。 ABEL：系统级抽象描述能力差，适合于门级电路
描述 。
Verilog：IEEE标准，门级开关电路描述能力较强。
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EDA设计方法:
系统规格设计
功能级描述、仿真 模块划分、仿真 逻辑综合、优化、布局布线 定时仿真、定时检查 输出门级网表
Top-Down
ASIC芯片投片、PLD器件编程、测试
ASIC：Application Specific Lntegrated Circuits
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与传统的基于电路板设计方法不同， EDA技术是基于芯片的设计方法：
可编程逻辑器件 芯片设计 电路板设计 电子系统
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描述方式不同：
传统设计方法采用电路图为主； EDA设计方法以硬件描述语言（HDL_Hard escripation Lauguage）为主。 设计手段不同： 传统设计方法以手工设计为主；
EDA设计方法为自动实现。其方案验证与设计、系统逻
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3、软件开发工具
EDA开发工具分为：
集成化的开发系统： 特定功能的开发软件：综合软件 仿真软件
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集成化开发系统
Altera公司：QuartusⅡ、MaxplusⅡ系列 Xilinx公司：ISE、Foundation、Aillance 系列 Lattice公司：ispDesignEXPERT系列
Electronic Design Automation， 即电子设计自动化。 EDA技术发展过程：
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EDA技术的发展的三个阶段：
1）早期电子CAD阶段
20世纪70年代，属EDA技术发展初期。 利用计算机、二维图形编辑与分析的CAD 工具。完成布图布线等高度重复性的繁杂 工作。 典型设计软如Tango布线软件。
辑综合、布局布线、性能仿真、器件编程均由EDA工具
一体化完成。
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传统设计方法与EDA方法比较：
传统方法 1、自下而上(Bottom-up) 2、通用逻辑元器件 3、系统硬件设计的后期 进行仿真和调试 4、主要设计文件是原理 图 5、手工实现 EDA方法 1、自上而下(Top-Down) 2、PLD可编程逻辑器件 3、系统设计的早期可以 进行仿真和修改 4、多种设计文件，发展 趋势是以HDL描述文 件为主 5、自动实现
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传统设计方法和EDA方法的区别：
传统设计方法：自下而上(Bottom-up)的设计方 法。 系统测设与功能测试
完整系统构成
电路板设计
固定功能元件
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传统设计方法的缺点：
1、设计依赖于手工和经验。
2、设计依赖于现有的通用元器件。
3、设计后期的仿真和调试。
4、自下而上设计思想的局限。 5、设计实现周期长，灵活性差，耗时耗力，效率 低 下
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考试
考试采用MAX+plusⅡ 软件仿真实现电路设计