太原理工大学：3.4.2 MAXPLUS软件的使用(第4节 2)

3.4.2 使用VHDL语言设计例
Max+plus2软件支持VHDL语言描述被设计电路的逻辑功能，如下举例说明如何使用该语言设计逻辑电路。

例一：设计一个加法器
第一步：进入Max+plus2软件环境
第二步：建立项目名称，选择File/Project/Name菜单
第三步：建立新文件，选择File/New菜单，进入文本编辑器（Text Editor File）窗口
第四步：输入VHDL语言编写的源程序，如图3.4.1所示，这是对一个加法器进行的描述。

输入完毕后存盘。

图3.4.1
第五步：选择Assign/Device菜单，选定器件。

第六步：选File/Project/Save & Comlile菜单，编译该VHDL源文件
若有错误则改错，然后再编译，直至无错编译成功
第七步：选Max+plus2\Waveform Editor菜单，进入波形编辑窗口，编辑输入波形如图3.4.2所示。

图3.4.2
第八步：选择Max+plus2/Simulator菜单，仿真结果如图3.4.3所示。

图3.4.3
用VHDL语言描述的电路同样可以使用File/Create Default Symbol菜单，将该电路转换成一个单元电路，在图形编辑器中调用该单元电路就象调用其它单元电路一样方便、简单，见图3.4.4。

图3.4.4
例二：设计一个十进制加法计数器
第一步：进入Max+plus2软件环境
第二步：建立项目名称，选择File/Project/Name菜单
第三步：建立新文件，选择File/New菜单，进入文本编辑器（Text Editor File）窗口
第四步：输入VHDL语言编写的源程序，这是对一个十进制加法计数器的行为描述。

输入完毕后存盘。

十进制加法计数器的源程序：
LIBRARY ieee;
use ieee.std_logic_1164.all;
use ieee.std_logic_unsigned.all;
entity count10 is
port(clk,reset,en: in std_logic;
qa,qb,qc,qd: out std_logic);
end count10;
architecture behave of count10 is
signal count_4: std_logic_vector(3 downto 0);
begin
qa<=count_4(0);
qb<=count_4(1);
qc<=count_4(2);
qd<=count_4(3);
process(clk,reset)
begin
if (reset='0') then
count_4<="0000";
elsif(clk'event and clk='1') then
if(en='1') then
if(count_4="1001") then
count_4<="0000";
else
count_4<=count_4+'1';
end if;
end if;
end if;
end process;
end behave;
第五步：选择Assign/Device菜单，选定器件。

第六步：选File/Project/Save & Comlile菜单，编译该VHDL源文件
若有错误则改错，然后再编译，直至无错编译成功
第七步：选Max+plus2\Waveform Editor菜单，进入波形编辑窗口，编辑输入波形如图3.4.5所示。

图3.4.5
第八步：选择Max+plus2/Simulator菜单，仿真结果如图3.4.6所示。

图3.4.6
例3：
如下是一个六十进制计数器和一个十二进制计数器异步连接的例子，六十进制计数器的进位输出是十二进制计数器的时钟脉冲。

例中调用了六十进制计数器设计文件cou60.vhd和十二进制计数器设计文件cou12.vhd。

从仿真中发现，若选用FLEX10k系列器件，由于设计不尽合理会出现不该有的毛刺，致使不该输出进位时输出了进位，导致十二进制计数器误动作，然而选用MAX7000系列器件就不会出现毛刺和误动现象。

六十进制计数器设计文件和十二进制计数器设计文件基本相同，只是十位数的归零条件不同。

设计文件：
LIBRARY ieee;
use ieee.std_logic_1164.all;
use ieee.std_logic_unsigned.all;
entity cou12 is
port(clk,reset,cin : in std_logic;
co : out std_logic;
bcd1p : out std_logic_vector(3 downto 0);
bcd10p : out std_logic_vector(2 downto 0)); end cou12;
architecture behave of cou12 is
signal bcd1n: std_logic_vector(3 downto 0);
signal bcd10n: std_logic_vector(2 downto 0);
begin
bcd1p<=bcd1n;
bcd10p<=bcd10n;
kk1: process(clk)
begin
if(clk'event and clk='1') then
if (reset='0') then
bcd1n<="0000";
elsif (cin='1') then
if(bcd1n="1001" ) then
bcd1n<="0000";
else
bcd1n<=bcd1n+'1';
end if;
end if;
end if;
end process kk1;
kk2: process(clk)
begin
if(clk'event and clk='1') then
if (reset='0') then
bcd10n<="000";
elsif(cin='1') and (bcd1n="1001") then
if(bcd10n="001") then --归零条件
bcd10n<="000";
else
bcd10n<=bcd10n+'1';
end if;
end if;
end if;
end process kk2;
kk3: process(bcd10n,bcd1n,cin)
begin
if(cin='1' and bcd1n="1001" and bcd10n="001") then
co<='1';
else
co<='0';
end if;
end process kk3;
end behave;
六十进制计数器和十二进制计数器互连设计文件：
LIBRARY ieee;
USE ieee.std_logic_1164.all;
ENTITY x6012 IS
PORT (clk, reset,ena : IN std_LOGIC;
cpp : out std_logic;
a12g : out std_logic_vector(3 downto 0);
a12s : out std_logic_vector(2 downto 0);
b60g : out std_logic_vector(3 downto 0);
b60s : out std_logic_vector(2 downto 0)); END x6012;
ARCHITECTURE x12 OF x6012 IS
component cou12
port(clk,reset,cin : in std_logic;
co : out std_logic;
bcd1p : out std_logic_vector(3 downto 0);
bcd10p : out std_logic_vector(2 downto 0)); end component;
component cou60
port(clk,reset,cin : in std_logic;
co : out std_logic;
bcd1p : out std_logic_vector(3 downto 0);
bcd10p : out std_logic_vector(2 downto 0)); end component;
signal c12,c601 : std_logic;
signal b60gp : std_logic_vector(3 downto 0); signal b60sp : std_logic_vector(2 downto 0);
begin
u1:cou60 port map(clk,reset,ena,c601,b60gp,b60sp);
u0:cou12 port map(c601,reset,ena,c12,a12g,a12s);
b60s<=b60sp;
b60g<=b60gp;
cpp<=c601;
end x12;
指定MAX7000系列器件的仿真结果见图3.4.7：
图3.4.7
指定FLEX10K系列的仿真结果见图3.4.8。

图3.4.8
例4：四位十进制计数器
设计文件：
LIBRARY ieee;
use ieee.std_logic_1164.all;
use ieee.std_logic_unsigned.all;
entity cou4 is
port(
clk,reset,cin : in std_logic;
-- co : out std_logic;
bcdap : out std_logic_vector(3 downto 0);
bcdbp : out std_logic_vector(3 downto 0);
bcdcp : out std_logic_vector(3 downto 0);
bcddp : out std_logic_vector(3 downto 0)
);
end cou4;
architecture behave of cou4 is
signal bcdan: std_logic_vector(3 downto 0);
signal bcdbn: std_logic_vector(3 downto 0); signal bcdcn: std_logic_vector(3 downto 0); signal bcddn: std_logic_vector(3 downto 0);
begin
bcdap<=bcdan;
bcdbp<=bcdbn;
bcdcp<=bcdcn;
bcddp<=bcddn;
kk1: process(clk)
begin
if(clk'event and clk='1') then
if (reset='0') then
bcdan<="0000";
elsif (cin='1') then
if(bcdan="1001" ) then
bcdan<="0000";
else
bcdan<=bcdan+'1';
end if;
end if;
end if;
end process kk1;
kk2: process(clk)
begin
if(clk'event and clk='1') then
if (reset='0') then
bcdbn<="0000";
elsif(cin='1') and (bcdan="1001") then
if(bcdbn="1001") then
bcdbn<="0000";
else
bcdbn<=bcdbn+'1';
end if;
end if;
end if;
end process kk2;
kk3: process(clk)
begin
if(clk'event and clk='1') then
if (reset='0') then
bcdcn<="0000";
elsif(cin='1') and (bcdbn="1001") and (bcdan="1001") then
if(bcdcn="1001") then
bcdcn<="0000";
else
bcdcn<=bcdcn+'1';
end if;
end if;
end if;
end process kk3;
kk4: process(clk)
begin
if(clk'event and clk='1') then
if (reset='0') then
bcddn<="0000";
elsif(cin='1') and (bcdcn="1001") and (bcdbn="1001") and (bcdan="1001") then if(bcddn="1001") then
bcddn<="0000";
else
bcddn<=bcddn+'1';
end if;
end if;
end if;
end process kk4;
end behave;
该计数器使用MAX7000系列器件的仿真结果见图3.4.9。

图3.4.9
7段译码的VHDL设计文件：
LIBRARY ieee;
USE ieee.std_logic_1164.all;
entity seg7 is
port(ii :in std_logic_vector(3 downto 0);
y :out std_logic_vector(6 downto 0));
end seg7;
architecture behave OF seg7 is
signal indata: std_logic_vector(3 downto 0);
begin
indata<=ii;
process(indata)
begin
case indata is
when "0000"=>y<="1111110";
when "0001"=>y<="0110000";
when "0010"=>y<="1101101";
when "0011"=>y<="1111001";
when "0100"=>y<="0110011";
when "0101"=>y<="1011011";
when "0110"=>y<="1011111";
when "0111"=>y<="1110000";
when "1000"=>y<="1111111";
when "1001"=>y<="1111011";
when "1010"=>y<="1110111";
when "1011"=>y<="0011111";
when "1100"=>y<="1001110";
when "1101"=>y<="0111101";
when "1110"=>y<="1001111";
when "1111"=>y<="1000111";
when others=>y<="XXXXXXX";
end case;
end process;
end behave;
该7段译码器的仿真结果见图3.4.10。

图中数字126，48等是7段笔划的编码。

图3.4.10
四位十进制计数七段译码电路
设计文件：
LIBRARY ieee;
USE ieee.std_logic_1164.all;
ENTITY cou47seg IS
PORT (clk, reset,ena : IN std_LOGIC;
seg1 : out std_logic_vector(6 downto 0);
seg2 : out std_logic_vector(6 downto 0);
seg3 : out std_logic_vector(6 downto 0);
seg4 : out std_logic_vector(6 downto 0)); END cou47seg;
ARCHITECTURE x47 OF cou47seg IS
component seg7
port(ii :in std_logic_vector(3 downto 0);
y :out std_logic_vector(6 downto 0));
end component;
component cou4
port(
clk,reset,cin : in std_logic;
bcdap : out std_logic_vector(3 downto 0);
bcdbp : out std_logic_vector(3 downto 0);
bcdcp : out std_logic_vector(3 downto 0);
bcddp : out std_logic_vector(3 downto 0)
);
end component;
signal a,b,c,d : std_logic_vector(3 downto 0);
begin
u0:cou4 port map(clk,reset,ena,a,b,c,d);
u1:seg7 port map(a,seg1);
u2:seg7 port map(b,seg2);
u3:seg7 port map(c,seg3);
u4:seg7 port map(d,seg4);
end x47;
计数译码电路的仿真结果见图3.4.11。

图3.4.11。