VHDL考试复习资料

数据类型： • VHDL标准数据类型有10种，与电路中的逻辑电平直接对应
的是“bit”和“bit_vector”两种类型。除此之外还有： integer real boolean character string time severity level natural、positive
VHDL的数据类型与运算操作符
buffer 用于信号的输出，但和out模式不同，buffer可以回读输 出的数据。如： data:buffer integer; 此时data可以作为输出端口输出数据，也可以读取所输 出的值。 data<=data+1; --回读端口数据再加1送出
端口模式：buffer 数据输出 数据回读
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
数据类型
常量 constant 文件（略）file
VHDL语言的对象
四种对象的特点、区别：
• 定义、访问的位置和方式不同 • 常量一旦定义，不可更改，变量、信号以及文件 是可以实时改变的。 • 常量的赋值没有延迟，而信号的赋值有延迟 • 信号一般对应了硬件实体，而常量有可能有实际 的硬件对应，有可能没有实际的硬件对应。这个 软件的综合方式以及VHDL程序本身有关。
锁存器电路
entity T6_5 is port(a,b:in bit; c:out bit); end entity T6_5; architecture one of T6_5 is begin process(a,b) begin if(a='1')then c<=b; end if; end process; end architecture one; 见课本99页 锁存器电路
architecture n
VHDL语言程序的结构组成
• 结构体描述方法： --（暂略）
ARCHITECTURE <结构体名> OF <实体名> IS [结构体说明部分]; BEGIN <并行处理语句>; END [ARCHITECTURE] <结构体名>;
实体说明(entity)
端口方向： • in
状态机的分类
2. 摩尔型状态机
输入X 组合 逻辑 电路 clk 状 态 寄 存 器 组合 逻辑 电路 输出Y
摩尔状态机的输出只和当前的状态有关，次态由当 前状态和当前的输入确定。可见摩尔状态机的输出 不能够立刻响应输入，需要在时钟边沿到来之后才 能够响应。
VHDL语言程序的结构组成
设计的构成
• • • • 库(library) 程序包(package) 实体说明(entity declaration) 结构体(architecture body)
只能够接收信号，用于输入，如 data:in bit_vector(7 downto 0); 此时data只能够被读取，不能写入，即 data<=x”A8”; --试图写数据到data，错误 temp<=data; --从data读取数据，正确
端口模式：in 数据输入
3.1.1 实体说明(entity)
D触发器的VHDL描述
clk D触发器 d
q
二选一电路
LIBRARY IEEE; USE IEEE.std_logic_1164.ALL; ENTITY mux2 IS PORT(d0:IN std_logic_vector(3 DOWNTO 0); d1:IN std_logic_vector(3 DOWNTO 0); sel:IN std_logic; q:OUT std_logic_vector(3 DOWNTO 0)); END ENTITY mux2; ARCHITECTURE rtl OF mux2 IS BEGIN PROCESS(d0,d1,sel) BEGIN IF(sel='1')THEN q<=d0; ELSE q<=d1; END IF; END PROCESS; END ARCHITECTURE rtl;
ram addr[15..0] clk rd_n wr_n cs_n inst data[7..0]
VHDL语言程序的结构组成
• 实体描述方法： --（暂略）
ENTITY <实体名> IS [类属参数说明]; [端口说明]; [实体说明部分]; END [ENTITY] <实体名>;
VHDL语言程序的结构组成
数据类型
• 注：不能用array定义新的子类型，array只能定义类型。 例：
SUBTYPE byte IS ARRAY(7 DOWNTO 0)OF std_logic; --错误 希望定义一个8位的std_logic逻辑矢量，应该如下定义： TYPE byte IS ARRAY(7 DOWNTO 0)OF std_logic; --或 SUBTYPE byte IS std_logic_vector(7 DOWNTO 0); • 子类型和原类型之间的赋值： 赋值内容必须是两类型取值范围的交集，否则赋值过程报错。 • 用type定义的类型是一个全新的类型，之间不能够直接进行赋值，如
•课本11行数据枚举类型，12行属于子类型 定义变量时限定数组下标
数据类型
子类型
• 子类型是从其他数据类型中派生出来的，其区别是子类型的取值范 围是原数据类型的子集，采用这种方式可以使程序结果更加精简， 消耗更小的硬件资源。 • 子类型的定义方式：
SUBTYPE 子类型名 IS 基本数据类型名 [范围限制];
VHDL硬件描述语言
题型：
• 基本概念
一、填空 二、选择题
• 应用
三、程序填空 四、改错题 五、编程
基本概念
选择、填空（略）
状态机的分类
1. 米勒型状态机
输入X 组合 逻辑 电路 输出Y 下一个状态 状 态 寄 存 器
clk
当前状态
米勒型状态机的输出值不但与状态寄存器中所保存的 当前状态有关，还与当前的输入数据有关
• out
只能够发送信号，用于输出，如 data:out bit_vector(7 downto 0); 此时data只能够被写入，不能读取，即 data<=x”A8”; --写数据到data，正确 temp<=data; --试图从data读取数据，错误
端口模式：out 数据输出
实体说明(entity)
library package
entity declaration
• 配置(configuration)
architectur0 architectur1
必须的两个部分：
• 实体说明(entity declaration) • 结构体(architecture body)
architecturn
configuration
VHDL语言程序的结构组成
实体说明（entity）
• 描述一个数字电路的接口。如：
一个存储器，需要数据线、地址线、时钟线、读写使 能控制线、片选控制线。代码： library ieee;
use ieee.std_logic_1164.all; entity ram is port(data:inout std_logic_vector(7 downto 0); addr:in std_logic_vector(15 downto 0); clk:in std_logic; rd_n:in std_logic; 对应的电路接口 wr_n:in std_logic; cs_n:in std_logic); end entity ram; architecture one of ram is begin ......... end architecture one;
TYPE byte IS array(7 downto 0) of std_logic; TYPE char IS array(7 downto 0) of std_logic; 已有的数据类型： std_logic_vector
用类型byte和类型char定义产生的对象之间不能直接赋值，它们属于完 全不同的类型。
结构体（architecture）
• 结构体主要用来描述设计的行为和结构,即用来描 述设计实体的具体功能。
architecture 1 architecture 2 entity architecture 3
为一个设计 实体可以编写若 干个结构体，但 是用的时候只能 够为实体指定一 个特定的结构体， 这个指定是通过 配置实现的。
数据类型
• 数组类型 ARRARY
VHDL支持数组类型，但在定义一个数组之前一定要 先定义好数组类型，其格式为：
TYPE 数组类型名IS ARRAY 约束范围 OF 数组元素类型; 例： 定义类型时限定数组下标 TYPE word IS ARRAY(15 DOWNTO 0) OF bit; TYPE data_bus IS ARRAY(7 DOWNTO 0) OF std_logic; TYPE lword IS ARRAY(natural RANGE<>) OF bit; 注：以上3行代码不是在定义数组，而是在定义数组类型。 使用以上的数组类型： variable data:word:=x”ff00”; --被编译器解释为 “1111111100000000” variable data:data_bus:=x”fa”; --被编译器解释为 “11111010” variable data:lword(3 downto 0):=“1010”;
• 例： SUBTYPE natural IS integer RANGE 0 TO +2147483647; SUBTYPE positive IS integer RANGE 1 TO +2147483647; SUBTYPE data_type IS integer RANGE 0 TO 255; 第3个子类型定义的数据类型data_type只会消耗8位数据线的资源。 如果没有RANGE 0 TO 255这一范围限制，就会消耗32位数据线资源。