【华为】VHDL设计风格和实现

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基于VHDL的数字电路综合设计

基于VHDL的数字电路综合设计一、引言数字电路设计是计算机科学中的一个重要领域，也是电子工程中的核心内容之一。

在数字电路设计中，经常会用到VHDL语言进行功能仿真和硬件实现，本文将介绍基于VHDL的数字电路综合设计。

二、VHDL语言简介VHDL是VHSIC硬件描述语言(Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language)的缩写，是一种描述数字系统的硬件设计语言。

VHDL支持复杂的设计和测试，并具有高度的可重用性和可扩展性，因此被广泛应用于数字电路设计。

VHDL语言包含结构体、函数、过程、运算符等元素，允许用户在设计过程中进行各种模拟和优化，支持从最基本的逻辑门直到复杂的微处理器设计。

同时，VHDL可以在不同的电脑平台上使用，并且可以与其他软件工具进行无缝集成。

三、数字电路综合设计流程数字电路综合设计是指将高级语言的描述转换为符合硬件描述语言规范的电路图。

数字电路综合设计流程如下：1.设计规范：对电路进行功能分析和描述，包括输入、输出、功能、时序等方面。

2.编写VHDL代码：根据设计规范编写VHDL代码，包括模块实例化、输入输出端口定义、内部信号定义、电路描述等。

3.逻辑综合：将VHDL代码进行逻辑综合，将代码转换为门级电路，通常采用的软件工具是DC综合器。

4.布局布线：将逻辑综合得到的门级电路进行布局布线，得到网表电路。

5.时序分析：对网表电路进行时序分析，保证电路能够在设定的时间内完成给定的操作。

6.物理综合：根据时序分析结果对网表电路进行物理综合，将电路布局在芯片上，并定义技术参数。

7.后仿真：对综合后的电路进行后仿真，验证电路设计是否符合原始设计要求。

四、综合设计工具的选择数字电路综合设计需要使用多种工具，主要涉及到硬件描述语言编写工具、逻辑综合工具、布局布线工具、笔画校验工具和后仿真工具等。

常见的综合设计工具有：1.VHDL编译器和仿真器：VHDL编译器和仿真器是支持VHDL语言的电路设计工具，可以实现VHDL语言的编写和电路仿真功能。

4选1多路选择器VHDL语言设计

4选1多路选择器VHDL语言设计在VHDL语言中设计一个4选1多路选择器主要涉及到以下几个方面：实体声明、端口声明、内部信号声明、内部结构设计、行为建模以及仿真测试。

下面是一个VHDL语言设计的参考模板，详细解释了每个步骤的实现方法。

1. 实体声明（Entity Declaration）```vhdlentity mux_4to1 isportA, B, C, D : in std_logic;S : in std_logic_vector(1 downto 0);CLK : in std_logic;Y : out std_logicend mux_4to1;```2. 端口声明（Port Declaration）端口声明定义了输入和输出端口的类型。

在这个例子中，输入和输出端口的类型都是标准逻辑类型。

```vhdlarchitecture behavioral of mux_4to1 issignal input_mux : std_logic_vector(3 downto 0);beginA <= input_mux(0);B <= input_mux(1);C <= input_mux(2);D <= input_mux(3);end behavioral;```3. 内部信号声明（Internal Signal Declaration）内部信号声明是为了辅助模块内的信号传输和处理。

在这个例子中，我们需要声明一个内部信号来保存选择信号S对应的多路选择器输入信号。

```vhdlarchitecture behavioral of mux_4to1 issignal input_mux : std_logic_vector(3 downto 0);signal mux_out : std_logic;beginA <= input_mux(0);B <= input_mux(1);C <= input_mux(2);D <= input_mux(3);end behavioral;```4. 内部结构设计（Internal Structure Design）内部结构设计定义了多路选择器的逻辑结构。

毕业设计vhdl

毕业设计vhdl毕业设计：VHDL的应用与挑战在计算机科学与技术领域中，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。

作为一门重要的课程，毕业设计是学生们在大学期间的重要任务之一。

本文将探讨毕业设计中VHDL的应用与挑战。

VHDL是一种用于描述和设计数字电路的语言，它具有丰富的语法和强大的功能。

通过使用VHDL，设计师可以描述数字电路的结构和行为，从而实现复杂的功能。

VHDL具有模块化的特性，可以将电路划分为不同的模块，每个模块负责特定的功能。

这种模块化的设计方法使得电路的设计更加灵活和可维护。

在毕业设计中，VHDL的应用广泛而深入。

首先，VHDL可以用于设计和实现各种数字电路，如加法器、乘法器、寄存器等。

这些电路是计算机系统的基础组成部分，通过使用VHDL进行设计和实现，可以提高电路的性能和可靠性。

其次，VHDL还可以用于设计和实现数字信号处理（DSP）算法。

DSP算法在音频、视频等领域中具有广泛的应用，通过使用VHDL进行设计和实现，可以实现高效的算法并提高系统的性能。

然而，毕业设计中使用VHDL也面临一些挑战。

首先，VHDL的学习曲线较陡峭。

对于初学者来说，掌握VHDL的语法和规范需要一定的时间和精力。

其次，VHDL的调试和验证也是一个复杂的过程。

由于VHDL是一种硬件描述语言，无法直接运行和调试，需要使用仿真工具进行验证。

这个过程需要设计师具备一定的专业知识和技巧。

最后，VHDL的设计和实现也需要考虑到电路的性能和资源占用。

设计一个高效的电路需要综合考虑电路的结构和算法，以及资源的利用和分配。

为了克服这些挑战，毕业设计中可以采取一些策略。

首先，学生可以通过参加相关的课程和培训来提高对VHDL的理解和掌握。

这些课程和培训可以帮助学生了解VHDL的语法和规范，以及设计和实现电路的方法和技巧。

其次，学生可以利用仿真工具进行调试和验证。

VHDL语言实现数字电路设计

VHDL语言实现数字电路设计数字电路是由逻辑门、寄存器以及其他数字组件组成的电子系统，用于处理和传输数字信号。

VHDL（Very High-Speed Integrated Circuit Hardware Description Language）是一种硬件描述语言，用于描述数字电路和系统。

通过使用VHDL语言，我们可以实现数字电路的设计，从而满足各种需求。

VHDL语言提供了一种结构化的设计方法，允许设计者描述硬件电路的结构、功能以及时序行为。

以下是一些常见的数字电路设计任务，以及如何使用VHDL语言来实现它们。

1. 门电路设计门电路是最简单的数字电路之一，由逻辑门组成。

使用VHDL语言，我们可以通过描述逻辑门的输入和输出来实现门电路的设计。

例如，我们可以使用VHDL语言描述一个与门：```vhdlentity AND_gate isport (A, B : in bit;Y : out bit);end entity AND_gate;architecture dataflow of AND_gate isbeginY <= A and B;end architecture dataflow;```在这个例子中，我们定义了一个输入端口A和B，以及一个输出端口Y。

在architecture部分，我们使用VHDL语言描述了Y的逻辑值为A和B的逻辑与。

2. 时序逻辑电路设计时序逻辑电路是根据时钟信号进行操作和状态转换的电路。

使用VHDL语言，我们可以描述时序逻辑电路的行为和状态变化。

例如，我们可以使用VHDL语言描述一个触发器：```vhdlentity D_flip_flop isport (D, CLK : in bit;Q : out bit);end entity D_flip_flop;architecture behavior of D_flip_flop issignal Q_temp : bit;beginprocess(CLK)beginif CLK'event and CLK = '1' thenQ_temp <= D;end if;end process;Q <= Q_temp;end architecture behavior;```在这个例子中，我们定义了一个输入端口D和CLK，以及一个输出端口Q。

VHDL入门教程

VHDL入门教程VHDL（Very High-Speed Integrated Circuit HardwareDescription Language）是一种硬件描述语言，用于设计数字电路和系统。

它是由美国国防部在20世纪80年代早期开发的，并由IEEE 1076标准化。

VHDL可以用于描述电路结构、电路行为和模拟。

一、VHDL概述VHDL是一种硬件描述语言，它允许工程师以更高级的语言编写硬件描述。

它可以描述电路结构、电路行为和模拟。

VHDL可以应用于各种电子系统的设计，从简单的数字逻辑门到复杂的处理器。

二、VHDL基本结构VHDL的基本结构包括实体声明、体声明和结构化代码。

实体声明描述了电路的接口，包括输入和输出。

主体声明描述了电路的行为。

结构化代码定义了电路的结构。

三、VHDL数据类型VHDL提供了多种数据类型，包括标量类型（比如整数和实数）、数组类型和记录类型。

每种类型都有其特定的操作和范围。

四、VHDL信号VHDL中的信号用于在电路中传递信息。

信号可以在过程中赋值，并且具有各种延迟属性。

信号还可以连接到模块的输入和输出端口，以实现电路之间的通信。

五、VHDL实体和体VHDL设计包含实体和体。

实体描述了电路的接口和连接，而体描述了电路的行为。

实体和体之间使用端口来传递信息。

六、VHDL组件VHDL中的组件用于将电路模块化，以实现更高层次的设计和复用。

组件可以在实体中声明，并在体中实例化。

七、VHDL并发语句VHDL中的并发语句用于描述电路中多个同时运行的过程。

并发语句包括并行语句、过程、并行块和并行时钟。

八、VHDL测试VHDL测试包括自动测试和手动测试。

自动测试使用测试工具和仿真器来验证电路的正确性。

手动测试包括使用仿真器进行手工测试和调试。

九、VHDL实例以下是一个简单的VHDL实例，实现了一个4位二进制加法器：```vhdllibrary IEEE;use IEEE.STD_LOGIC_1164.all;entity binary_adder isporta : in std_logic_vector(3 downto 0);b : in std_logic_vector(3 downto 0);sum : out std_logic_vector(4 downto 0);carry : out std_logicend binary_adder;architecture behavior of binary_adder isbeginprocess(a, b)variable temp_sum : std_logic_vector(4 downto 0);variable temp_carry : std_logic;begintemp_sum := ("0000" & a) + ("0000" & b);temp_carry := '0' when temp_sum(4) = '0' else '1';sum <= temp_sum;carry <= temp_carry;end process;end behavior;```上述VHDL代码定义了一个名为`binary_adder`的实体，它有两个4位输入`a`和`b`，一个5位输出`sum`和一个单一位输出`carry`。

计数器的VHDL设计与实现

期刊论文—EDA课程设计题目：计数器的VHDL设计与实现学生姓名：李雷学生学号：09专业班级：计算机科学与技术0902班指导老师：方恺晴计数器的VHDL设计与实现摘要：介绍了各种基本计数器的组成及其工作原理，重点研究了可变模计数器的设计与实现，在对现有的可变模计数器的研究基础上,在Quartus 开发环境中，用VHDL语言设计一种功能更加强大的可变模计数器，它具有清零、置数、使能控制、可逆计数和可变模等功能，并且对传统的可变模计数器的计数失控问题进行研究,最终设计出一种没有计数失控缺陷的可变模计数器，并通过波形仿真和EPF10K20TI144—4系列实验箱，验证了其各项设计功能。

结果表明该设计正确．功能完整。

运行稳定.关键词：VHDL；计数器；可变模计数;可逆计数VHDL Design and Realization of CounterAbstract：This paper analyzes all kinds of basic counter and its working principle， focus on the counter variable mode of design and implementation。

In the environment of Quartus based on research of the existing module—alterable counter，a module—alterable counter with more functions，such as clear，set，enable control，reversible count，module—alterable count and so on,which is designedwith VHDL．By researching the problem of losing control existed in traditional module—alterable counter。

华为命题【华为命题均属于集成电路专业赛(创芯大赛)】

华为命题【华为命题均属于集成电路专业赛（创芯大赛)】赛题一:采用硬件RTL代码方式实现串行FFT算法(要求工作频率达到1Ghz)。

描述及要求：1.FFT支持串行64、128、256、512点运算，支持FFT/IFFT两种运算模式。

2.运算支持自适应压缩移位，以减少设计电路面积。

3.对采用的基运算组合方式（基2、4、8）不做强制要求，最大支持基8运算。

4.为减少面积存储单元采用两块单口ram（同一时刻只读或只写），每块大小256*32（数据位宽32bits,ram深度为256（最大支持512点））。

5. FFT输入I/Q数据为12bits有符号数，输出I/Q数据30bits，30bits为理论计算最大值（512点基2串行实现）。

各种运算单元带来的位宽扩展情况：Radix-2 2点FFT最大会带来2bit的数据位扩展Radix-4 4点FFT最大会带来3bit的数据位扩展Radix-8 8点FFT最大会带来4bit的数据位扩展注：自适应移位、ram、复乘器、旋转因子表等均有相应的IP可供选择，选手也可自行设计。

评审得分点:1.500条用例（预设），用例跑通越多，得分越高。

2.FFT运算处理时间越短，得分越高。

3.面积越小，得分越高。

4.综合时钟频率越高，得分越高。

5.时钟门控率越高，得分越高。

输出要求：1.算法设计文档和算法代码。

2.详细设计文档和逻辑代码、软件代码。

赛题二:采用软硬件结合的方式实现SM9算法(要求具备防DFA\SPA\DPA能力)。

描述及要求：1. SM9需要的模乘、模加等基本运算使用硬件实现。

其他高层算法可采用软件实现。

具备防止各种已知SPA\DPA\DFA（二阶或者高阶）攻击的能力。

2.可只实现点乘运算，其它高层算法不强制要求。

3.256点乘至少可以达到20次/S（对应时钟频率为120MHz，其他时钟频率其它密钥位宽可等比例折算）。

4.是否素域等不做强制要求。

评审得分点:1.防攻击能力越强越全面，没有任何防护漏洞。

VHDL简介

VHDL简介——王春桃内容提要VHDL程序结构VHDL基本语法总结 VHDL语言要素VHDL设计常见错误VHDL程序结构第二章VHDL程序的基本结构一个完整的VHDL语言程序通常包含实体(Entity)、结构体（Architecture）、配置（Configuration）、）包集合（Package）、库（Library）5个部分。

VHDL基本结构实体和结构体是最基本的两个组成部分，两者配合可以组成简单的VHDL文件。

一个可综合的VHDL描述的的最小和最基本的逻辑结构中，IEEE标准库说明、实体和结构体是最基本的和不可缺少的三个部分，其他的结构层次可根据需要选用。

VHDL 基本结构VHDL 设计VHDL 文件程序包（Packages ）声明在设计或实体中将用到的常数数据类型声明在设计或实体中将用到的常数，数据类型，元件及子程序等实体（Entities ）声明到其他实体及其结构体A hit t 他设计的接口，即定义本设计的输入/出端口（Architectures ）定义了实体的实现。

即本设计的输出端电路的具体描述一、实体（Entity）实体（VHDL表达的所有设计均与实体有关，实体是设计中最基本的模块。

设计的最顶层是顶层实体。

如果设计分层次，那么在顶级实体中将包含较低级别的实体那么在顶级实体中将包含较低级别的实体。

实体中定义了该设计所需的输入/输出信号，信号的输入输出类型被称为端模式，同时，/类型被称为端口模式，同时，实体中还定义他们的数据类型。

实体（Entity）实体作为个实体的组部分其功能这个实体作为一个设计实体的组成部分，其功能是对这个设计实体与外部电路进行接口描述实体是设计实体的表层设计单元，实体说明部分规定了设计单元的输入输出接口信号或引脚，它是设计实体对外的一个通信界面。

就个设计实体而言外界所看到的仅仅是它的界面上的就一个设计实体而言，外界所看到的仅仅是它的界面上的各种接口。

设计实体可以拥有一个或多个结构体，用于描述此设计实体的逻辑结构和逻辑功能。

VHDL的配置.

VHDL的配置(2) ELSE IF (clk'EVENT) AND (clk = '1') AND (clk'LAST_VALUE = '0') THEN IF (count = 255) THEN count := 0; ELSE count := count + 1; END IF; END IF; END IF; data_out <= count; END PROCESS; END count_255; CONFIGURATION small_count OF counter IS FOR count_255 END FOR; END small_count;
VHDL的配置(1) •配置是把元件具体安装到实体的最基本设计单元，模块的配置是模块的零件清单，在安装元件时，配置将为实体在多个结构体中指出用哪个结构体，当一种实体─结构体组合编辑到库中时就产生一个可仿真的对象。 •设计描述总是把公共部分(如Package)往前提，把具体部分(装配的元件和类属参数)往后放 •配置则为所配置的结构体指定具体安装元件的类属值，这种机制能提供了一种在实际布线之后，最后加延时值的能力，以便为后仿真提供实际的延时值。 •配置中可以用端口映射把新元件映射到相应的信号上去，这种功能为设计选用和修改元件库。 •配置提供替换能力，实现对实体所需的结构体进行选择，而当选择改变时，只需对配置文件进行重新编辑和仿真配置分为默认配置、元件配置、块配置和结构配置
VHDL的配置(3)
ARCHITECTURE count_64k OF counter IS BEGIN PROCESS(clk) VARIABLE count : INTEGER := 0; BEGIN IF clear = '1' THEN count := 0; ELSIF load = '1' THEN count := data_in; ELSE IF (clk'EVENT) AND (clk = '1') AND (clk'LAST_VALUE = '0') THEN IF (count = 65535) THEN count := 0; ELSE count := count + 1; END IF; END IF; END IF; data_out <= count; END PROCESS; END count_64k;

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编程规范

华为VHDL编程规范(2010-10-18 13:30:09)转载分类：FPGA标签：vhdl编程规范杂谈1.标识符 (Identifiers)命名习惯标识符用于定义实体名结构体名信号和变量名等选择有意义的命名对设计是十分重要的命名包含信号或变量诸如出处有效状态等基本含义下面给出一些命名的规则包括VHDL语言的保留字2.标识符定义命名规定标识符第一个字符必须是字母最后一个字符不能是下划线不许出现连续两个下划线基本标识符只能由字母数字和下划线组成标识符两词之间须用下划线连接标识符不得与保留字同名3. 标识符大小写规定对常量数据类型实体名和结构体名采用全部大写对变量采用小写对信号采用第一个词首字符大写保留字一律小写建议用有意义而有效的名字能简单包含该信号的全部或部分信息如输入输出信息Data_in 总线数据输入Din 单根数据线输入FIFO_out FIFO数据总线输出如宽度信息Cnt8_q 8位计数器输出信号的命名变量主要用在高层次的模拟模型建模及用于运算的用途但变量的综合较难定义对于编写可综合的VHDL模块在没有把握综合结果情况下建议不使用在VHDL中信号(signal)代表硬件连线因此可以是逻辑门的输入输出同时信号也可表达存贮元件的状态端口也是信号在进程process 中信号是在进程结束时被赋值因此在一个进程中当一个信号被多个信号所赋值时只有最后一个赋值语句起作用1. 实体结构体使用规定library IEEE use IEEE.std_logic_1164.all 除IEEE大写外其余小写实体名和结构体名必须用大写标识实体名必须与文件名同名自定义的其他标识符如信号名变量名标号等不得与实体名结构体名同名实体端口数据模式不准使用buffer 模式需要反馈的信号可定义内部信号来解决如计数器端口Count 可内部定义信号signal Cnt8_q STD_LOGIC_VECTOR(7 downto 0)实体端口数据类型规定实体端口的数据类型采用IEEE std_logic_1164 标准支持的和提供的最适合于综合的数据类型STD_ULOGIC STD_LOGIC和这些类型的数组不采用IEEE 1076 /93 标准支持和提供的BIT BIT数组INTEGER及其派生类型这是为保证模拟模型和综合模型的一致性及减少转换时间和错误代码书写要有层次即层层缩进格式清晰美观要有必要的注释25%实体开始处应注明文件名功能描述引用模块设计者设计时间及版权信息等如-- Filename ﹕-- Author ﹕-- Description ﹕library IEEE;use IEEE.std_logic_1164.all;entity ENTITY_NAMEport(Port1 : in STD_LOGIC;Port2 : in STD_LOGIC;Port3 : out STD_LOGIC;..Portn : out STD_LOGIC);end ENTITY_NAME ;architecture BEHAVIOR of ENTITY_NAME isbeginStatements;end BEHAVIOR ;实体名的命名建议能大致反映该实体的功能如COUNTER8 8位宽的计数器模块DECODER38 3-8线译码器模块一个实体可以有多个结构体对单个结构体的实体文件要包含结构体和实体说明便于查阅对多个结构体的实体建议把常用的结构体放在文件中其余结构体用单独文件表示使用时用configuration 语句进行配置2. VHDL各语句使用规定with-select-when 语句书写规范规定with- select - when 语句提供选择信号赋值是根据选定信号的值对信号赋值代码的书写规范为with S selectX <= A when 00,B when 01,C when 10,D when others;when_else 语句书写规范规定when_else 语句提供为条件信号赋值即一个信号根据条件被赋一值代码书写规范为Signal_name <= value_a when condition1 elsevalue_b when condition2 elsevalue_c when condition3 elsevalue_x当条件是表达式时表达式须用（）括起来使代码更为清晰如when （a = b and C= ‘1 ’）elseif 必须有一个else 对应除在如下面例子的情况下可不写else语句例process( Clk,Rst)beginif ( Rst = '1') thenQ <= '0';elsif ( Clk ‘event and Clk = ‘1’) thenQ <= D;end if;end process;case- when 语句书写规范规定该语句用于规定一组根据给定选择信号的值而执行的语句可用with-select-when 语句等效代码的书写规范为case- selection_signal iswhen value1_of _selection signal =>Statements1;when value2_of _selection signal =>Statements2;....when last_value_of _selection signal =>Statements x ;when others =>Statements x;end case;process 显示敏感列表必须完整对有Clk 的process 不同综合工具有不同的要求有些只要写Clk和Rst就可建议根据具体情况简化设计书写有clk的process 的敏感列表中为方便修改敏感列表书写规范如下Lab: process (Clk, Rst,list1,list2)begin每个process 前须加个lable为便于阅读port map 采用名字对应(=> )映射方法port map 中总线到总线映射时(X downto Y )要写全VHDL保留字VHDL语言的保留字如下absaccess after alias all and architecture array assert attributebegin block buffer bus case component configuration constantdisconnect downto else elsif end entity exit file for functiongenerate generic group guarded if impure in inertial inoutis label library linkage literal loop map mod nand new next nornot null of on open or others out package portpostponed procedure process pure range record register reject rem report return rol ror select severity signal shared sla sll sra srl subtype then to transport type unaffected units until use variablewait when while with xnor xorVHDL 编写范例。

第4章 VHDL设计初步

或内部电路结构(结构描述)，从而建立设计实体输出与输入之间的关系。一个设计实体可以有多个结构体
结构体有三种描述方式 *行为描述(behavioral):
高层次的功能描述，不必考虑在电路中到底是怎样实现的。
*数据流描述(dataflow):
描述输入信号经过怎样的变换得到输出信号
*结构化描述(structural):
【例4-2】-1 2选1多路选择器 ENTITY mux21a IS PORT ( a, b : IN BIT; s : IN BIT; y : OUT BIT ); END ENTITY mux21a;
功能：s = 0
s=1
y=a y =b
ARCHITECTURE one OF mux21a IS BEGIN 并行语句 y <= (a AND (NOT s)) OR (b AND s) ; END ARCHITECTURE one;
端口模式：
IN、OUT、INOUT、BUFFER描述端口数据的流向特征。
数据类型：数据对象承载数据的类别：BIT的定义值为逻辑'1'和'0'。
信号赋值符： “<=”，用于信号数据的传输，仿真传输延时最短为一个。
条件比较符：
“=”，在条件语句表式中用于比较待测数据的关系。
延时：模拟器最小分辨时间，或称延时。
port:
*在层次化设计时，Port为模块之间的接口 *在芯片级，则代表具体芯片的管脚
数据通道输入端口
数据输出端
通道选择控制信号端
图4-1 mux21a实体
(2) 以关键词ARCHITECTURE引导，END ARCHITECTURE … 结尾的语句部分，称为结构体。功能:通过若干顺序语句和并行语句来描述设计实体的逻辑功能(行为描述)

vhdl课程设计小结

vhdl课程设计小结一、教学目标通过本章的学习，学生应掌握VHDL（Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language）的基本语法、基本结构和基本用法，能够运用VHDL对简单的数字电路进行描述和仿真。

具体来说，知识目标包括：1.掌握VHDL的基本语法和规则。

2.理解VHDL的基本结构和组成。

3.熟悉VHDL的基本用法和操作。

技能目标包括：1.能够编写简单的VHDL代码，对基本的逻辑门电路进行描述。

2.能够使用至少一种VHDL仿真工具，对编写出的代码进行仿真和测试。

情感态度价值观目标包括：1.培养学生对硬件描述语言的兴趣和好奇心。

2.培养学生独立思考、解决问题的能力。

二、教学内容本章的教学内容主要包括VHDL的基本语法、基本结构和基本用法。

具体安排如下：1.介绍VHDL的基本语法，包括数据类型、信号声明、实体声明、架构声明等。

2.讲解VHDL的基本结构，包括实体、端口、信号、进程等。

3.介绍VHDL的基本用法，包括逻辑门电路的描述、组合逻辑电路的描述、时序逻辑电路的描述等。

4.结合实际案例，讲解如何使用VHDL对数字电路进行描述和仿真。

三、教学方法为了提高学生的学习兴趣和主动性，本章将采用多种教学方法，包括讲授法、讨论法、案例分析法、实验法等。

1.讲授法：用于讲解VHDL的基本语法和基本结构。

2.讨论法：用于探讨VHDL的用法和实际应用问题。

3.案例分析法：通过分析实际案例，让学生掌握VHDL对数字电路的描述和仿真。

4.实验法：让学生动手编写VHDL代码，使用仿真工具进行仿真，巩固所学知识。

四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，丰富学生的学习体验，我们将选择和准备以下教学资源：1.教材：《VHDL Primer》（第五版），作者：Peter Flake。

2.参考书：《数字电路设计与VHDL应用》。

3.多媒体资料：VHDL教程视频、实际案例视频等。

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。

(完整版)华为fpga设计规范(VerilogHdl)

FPGA设计流程指南前言本部门所承担的FPGA设计任务主要是两方面的作用：系统的原型实现和ASIC的原型验证。

编写本流程的目的是：●在于规范整个设计流程，实现开发的合理性、一致性、高效性。

●形成风格良好和完整的文档。

●实现在FPGA不同厂家之间以及从FPGA到ASIC的顺利移植。

●便于新员工快速掌握本部门FPGA的设计流程。

由于目前所用到的FPGA器件以Altera的为主，所以下面的例子也以Altera为例，工具组合为modelsim + LeonardoSpectrum/FPGACompilerII + Quartus，但原则和方法对于其他厂家和工具也是基本适用的。

目录1. 基于HDL的FPGA设计流程概述 (1)1.1 设计流程图 (1)1.2 关键步骤的实现 (2)1.2.1 功能仿真 (2)1.2.2 逻辑综合 (2)1.2.3 前仿真 (3)1.2.4 布局布线 (3)1.2.5 后仿真（时序仿真） (4)2. Verilog HDL设计 (4)2.1 编程风格（Coding Style）要求 (4)2.1.1 文件 (4)2.1.2 大小写 (5)2.1.3 标识符 (5)2.1.4 参数化设计 (5)2.1.5 空行和空格 (5)2.1.6 对齐和缩进 (5)2.1.7 注释 (5)2.1.8 参考C语言的资料 (5)2.1.9 可视化设计方法 (6)2.2 可综合设计 (6)2.3 设计目录 (6)3. 逻辑仿真 (6)3.1 测试程序（test bench） (7)3.2 使用预编译库 (7)4. 逻辑综合 (8)4.1 逻辑综合的一些原则 (8)4.1.1 关于LeonardoSpectrum (8)4.1.1 大规模设计的综合 (8)4.1.3 必须重视工具产生的警告信息 (8)4.2 调用模块的黑盒子（Black box）方法 (8)参考 (10)修订纪录 (10)1. 基于HDL的FPGA设计流程概述1.1 设计流程图说明：●逻辑仿真器主要指modelsim，Verilog-XL等。

VHDL详解

自顶向下的系统设计方法

自底向上设计方法首先确定可用的元器件，然后根据这些器件进行逻辑设计，完成各模块后进行连接，最后形成系统。 TOP-TO-DOWN（自顶向下）：
自顶向下的系统设计方法
采用硬件描述语言，在系统的基本功能或行为级上对设计的产品进行描述和定义，结合多层次的仿真技术、在确保设计的可行性与正确性的前提下，完成功能确认。然后利用EDA工具的逻辑综合功能，把功能描述转换成某一具体目标芯片的网表文件，输出给该器件厂商的布局布线适配器，进行逻辑映射及布局布线，再利用产生的仿真文件进行功能和时序的验证，以确保实际系统的性能。
数据类型；数据类型
端口名
赋于每个外部引脚的名称通常以1个或n个英文字母或以字母打头后跟数字命名如：d0、d1、sel、q
端口方向： Nhomakorabea

定义外部引脚是输入还是输出表明方向的说明符如下： IN 输入，信号从端口进入结构体内； OUT 输出，信号从结构体内流经端口输出（结构体内不再使用） INOUT 双向； BUFFER 输出，结构体可再使用
结构体构造图
对结构体的描述方式
有以下三种：行为描述数据流方式结构描述

行为描述：

对设计实体的数学模型的描述其抽象程度远高于其他描述主要使用函数、过程或进程语句以算法形式描述数据的变换和传送描述该设计单元的功能，即：描述输入与输出的行为
Behavioral Modeling
FPGA/CPLD的优势

高集成度、高速和高可靠是FPGA/CPLD 最明显的特点，其时钟延迟可达纳秒级，结合其并行工作方式，在超高速应用领域和实时测控方面有非常广阔的应用前景。

VHDL总结

第1部分EDA技术概述一、EDA技术的含义：EDA是Electronic Design Automation (电子设计自动化)的缩写。

以大规模可编程逻辑器件为设计载体，以硬件描述语言为系统逻辑描述的主要表达方式，以计算机、大规模可编程器件的开发软件及实验开发系统为设计工具，自动完成用软件方式描述的电子系统到硬件的逻辑编译、逻辑简化、逻辑分割、逻辑综合及优化、布局布线、逻辑仿真、直至完成对于特定目标芯片的适配编译、逻辑映射、编程下载等工作，最终形成集成电子系统或专用集成芯片的一门多学科融合的新技术。

二、EDA技术的实现目标及实现途径：1、实现目标完成专用集成电路ASIC或印制电路板PCB的设计和实现。

2、实现途径⑴. 超大规模可编程逻辑器件⑵. 半定制或全定制ASIC ⑶. 混合ASIC三、EDA技术的设计方法：(P8)传统的电路设计方法：自底向上的设计方法。

即首先确定可用的元器件，然后根据这些器件进行逻辑设计，完成各模块后进行连接，最后形成系统。

基于EDA技术的电路设计方法：自顶向下的设计方法。

自顶向下是指将数字系统的整体逐步分解为各个子系统和模块，若子系统的规模较大，则还需将子系统进一步分解为小的子系统和模块，层层分解，直至整个系统中各个子系统的关系合理，并便于工作于逻辑电路的设计和实现为止。

传统电路设计方法与采用EDA技术的电路设计方法的区别：1、设计方法不同：传统是自下而上的方法（Down-Top)，EDA是自上而下的设计方法（Top-Down)。

2、传统设计基于电路板；EDA技术是基于芯片的设计方法。

3、描述方式不同：传统采用电路图为主，EDA以硬件描述语言为主。

4、设计手段不同：传统以手工设计为主，EDA设计为自动设计。

结论：EDA技术极大地降低硬件电路的设计难度，提高设计效率，是电子系统设计方法的质的飞跃！四、EDA技术的设计流程(P12)1、设计输入(原理图／HDL文本编辑)2、综合(自然语言综合/逻辑综合/行为综合/ 版图综合或结构综合)3、适配4、时序仿真和功能仿真（P14）5、编程下载6、硬件测试第2部分VHDL程序结构VHDL程序由实体(Entity)、结构体(Architecture)、库(Library)、程序包(Package)和配置(Configuration)5个部分组成。

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。

完整版华为fpga设计规范VerilogHdl

FPGA设计流程指南、八、,前言本部门所承担的FPGA 设计任务主要是两方面的作用：系统的原型实现和ASIC 的原型验证。

编写本流程的目的是：在于规范整个设计流程，实现开发的合理性、一致性、高效性。

形成风格良好和完整的文档。

实现在FPGA 不同厂家之间以及从FPGA 到ASIC 的顺利移植。

便于新员工快速掌握本部门FPGA 的设计流程。

由于目前所用到的FPGA 器件以Altera 的为主，所以下面的例子也以Altera 为例，工具组合为modelsim + LeonardoSpectrum/FPGACompilerII + Quartus ，但原则和方法对于其他厂家和工具也是基本适用的。

目录1. 基于HDL 的FPGA 设计流程概述 (1)1.1 设计流程图 (1)1.2 关键步骤的实现 (2)1.2.1 功能仿真 (2)1.2.2 逻辑综合 (2)1.2.3 前仿真 (3)1.2.4 布局布线 (3)1.2.5 后仿真(时序仿真) (4)2. Verilog HDL 设计 (4)2.1 编程风格( Coding Style )要求 (4)2.1.1 文件 (4)2.1.2 大小写 (5)2.1.3 标识符 (5)2.1.4 参数化设计 (5)2.1.5 空行和空格 (5)2.1.6 对齐和缩进 (5)2.1.7 注释 (5)2.1.8 参考C 语言的资料 (5)2.1.9 可视化设计方法 (6)2.2 可综合设计 (6)2.3 设计目录 (6)3. 逻辑仿真 (6)3.1 测试程序( test bench) (7)3.2 使用预编译库 (7)4. 逻辑综合 (8)4.1 逻辑综合的一些原则 (8)4.1.1 关于LeonardoSpectrum (8)4.1.1 大规模设计的综合 (8)4.1.3 必须重视工具产生的警告信息 (8)4.2 调用模块的黑盒子( Black box )方法 (8)参考修订纪录10101. 基于HDL的FPGA设计流程概述1.1设计流程图（1）设计定义说明：逻辑仿真器主要指modelsim，Verilog-XL等。

2024年verilogHDL培训教程华为(多场景)

verilogHDL培训教程华为(多场景)VerilogHDL培训教程——华为第一章：引言随着电子设计自动化（EDA）技术的不断发展，硬件描述语言（HDL）在数字电路设计领域扮演着越来越重要的角色。

VerilogHDL 作为一种主流的硬件描述语言，因其强大的功能、灵活的语法和广泛的应用范围，已成为数字集成电路设计工程师必备的技能之一。

本教程旨在帮助读者掌握VerilogHDL的基本概念、语法和设计方法，为华为等企业培养合格的数字电路设计人才。

第二章：VerilogHDL基础2.1VerilogHDL简介VerilogHDL是一种用于数字电路设计的硬件描述语言，它可以在多个层次上对数字系统进行描述，包括算法级、寄存器传输级（RTL）、门级和开关级。

VerilogHDL的设计初衷是为了提高数字电路设计的可重用性、可移植性和可维护性。

2.2VerilogHDL编程环境（1）文本编辑器：Notepad++、SublimeText等；（2）仿真工具：ModelSim、IcarusVerilog等；（3）综合工具：XilinxISE、AlteraQuartus等。

2.3VerilogHDL语法基础（1）关键字：VerilogHDL中的关键字具有特定含义，如module、endmodule、input、output等；（2）数据类型：包括线网类型（wire）、寄存器类型（reg）、整数类型（integer）等；（3）运算符：包括算术运算符、关系运算符、逻辑运算符等；（4）模块与端口：模块是VerilogHDL设计的基本单元，端口用于模块之间的信号传递；（5）行为描述与结构描述：行为描述用于描述电路的功能，结构描述用于描述电路的结构。

第三章：VerilogHDL设计流程3.1设计流程概述（1）需求分析：明确设计任务和功能要求；（2）模块划分：根据需求分析，将设计任务划分为若干个模块；（3）编写代码：使用VerilogHDL编写各个模块的代码；（4）仿真验证：对设计进行功能仿真和时序仿真，确保设计正确；（5）综合与布局布线：将VerilogHDL代码转换为实际电路，并进行布局布线；（6）硬件测试：在FPGA或ASIC上进行实际硬件测试。