EDA技术和VHDL设计第5章 VHDL基本语句.ppt
2023年大学_EDA技术与VHDL第二版(潘松著)课后习题答案下载
2023年EDA技术与VHDL第二版（潘松著）课后习题答案下载EDA技术与VHDL第二版（潘松著）课后答案下载第1章 EDA技术概述1.1 EDA技术及其发展1.1.1 EDA技术的发展1.1.2 EDA技术的涵义1.1.3 EDA技术的基本特征1.2 EDA技术的主要内容及主要的EDA厂商1.2.1 EDA技术的主要内容1.2.2 主要EDA厂商概述1.3 EDA技术实现目标1.3.1 超大规模可编程逻辑器件1.3.2 半定制或全定制ASIC1.3.3 混合ASIC1.4 EDA技术应用1.4.1 EDA技术应用形式1.4.2 EDA技术应用场合1.5 EDA技术的发展趋势1.5.1 可编程器件的发展趋势1.5.2 软件开发工具的发展趋势1.5.3 输入方式的发展趋势__小结思考题和习题第2章大规模可编程逻辑器件2.1 可编程逻辑器件概述2.1.1 PLD的'发展进程2.1.2 PLD的种类及分类方法2.2 简单可编程逻辑器件2.2.1 PLD电路的表示方法及有关符号 2.2.2 PROM基本结构2.2.3 PLA基本结构2.2.4 PAL基本结构2.2.5 GAL基本结构2.3 复杂可编程逻辑器件2.3.1 CPLD基本结构2.3.2 Altera公司器件2.4 现场可编程逻辑器件2.4.1 FPGA整体结构2.4.2 Xilinx公司FPGA器件2.5 在系统可编程逻辑器件2.5.1 ispLSl/pLSl的结构2.5.2 Lattice公司ispLSI系列器件 2.6 FPGA和CPLD的开发应用2.6.1 CPLD和FPGA的编程与配置2.6.2 FPGA和CPLD的性能比较2.6.3 FPGA和CPLD的应用选择__小结思考题和习题第3章 EDA设计流程与开发3.1 EDA设计流程3.1.1 设计输入3.1.2 综合3.1.3 适配3.1.4 时序仿真与功能仿真3.1.5 编程下载3.1.6 硬件测试3.2 ASIC及其设计流程3.2.1 ASIC设计方法3.2.2 一般的ASIC设计流程3.3 可编程逻辑器件的开发环境 3.4 硬件描述语言3.5 IP核__小结思考题和习题第4章硬件描述语言VHDL4.1 VHDL概述4.1.1 VHDL的发展历程4.1.2 VHDL的特点4.2 VHDL程序基本结构4.2.1 实体4.2.2 结构体4.2.3 库4.2.4 程序包4.2.5 配置4.3 VHDL基本要素4.3.1 文字规则4.3.2 数据对象4.3.3 数据类型4.3.4 运算操作符4.3.5 VHDL结构体描述方式 4.4 VHDL顺序语句4.4.1 赋值语句4.4.2 IF语句4.4.3 等待和断言语句4.4.4 cASE语句4.4.5 LOOP语句4.4.6 RETIARN语句4.4.7 过程调用语句4.4.8 REPORT语句4.5 VHDL并行语句4.5.1 进程语句4.5.2 块语句4.5.3 并行信号代人语句4.5.4 并行过程调用语句4.5.5 并行断言语句4.5.6 参数传递语句4.5.7 元件例化语句__小结思考题和习题第5章 QuartusⅡ软件及其应用5.1 基本设计流程5.1.1 建立工作库文件夹和编辑设计文件 5.1.2 创建工程5.1.3 编译前设计5.1.4 全程编译5.1.5 时序仿真5.1.6 应用RTL电路图观察器5.2 引脚设置和下载5.2.1 引脚锁定5.2.2 配置文件下载5.2.3 AS模式编程配置器件5.2.4 JTAG间接模式编程配置器件5.2.5 USBBlaster编程配置器件使用方法 __小结思考题和习题第6章 VHDL应用实例6.1 组合逻辑电路设计6.1.1 基本门电路设计6.1.2 译码器设计6.1.3 数据选择器设计6.1.4 三态门设计6.1.5 编码器设计6.1.6 数值比较器设计6.2 时序逻辑电路设计6.2.1 时钟信号和复位信号6.2.2 触发器设计6.2.3 寄存器和移位寄存器设计6.2.4 计数器设计6.2.5 存储器设计6.3 综合实例——数字秒表的设计__小结思考题和习题第7章状态机设计7.1 一般有限状态机7.1.1 数据类型定义语句7.1.2 为什么要使用状态机 7.1.3 一般有限状态机的设计 7.2 Moore型有限状态机设计 7.2.1 多进程有限状态机7.2.2 单进程有限状态机7.3 Mealy型有限状态机7.4 状态编码7.4.1 状态位直接输出型编码 7.4.2 顺序编码7.4.3 一位热码编码7.5 状态机处理__小结思考题和习题第8章 EDlA实验开发系统8.1 GW48型实验开发系统原理与应用8.1.1 系统性能及使用注意事项8.1.2 GW48系统主板结构与使用方法8.2 实验电路结构图8.2.1 实验电路信号资源符号图说明8.2.2 各实验电路结构图特点与适用范围简述8.3 GW48CK/GK/EK/PK2系统信号名与芯片引脚对照表 __小结思考题和习题第9章 EnA技术实验实验一：全加器的设计实验二：4位加减法器的设计实验三：基本D触发器的设计实验四：同步清零计数器的设计实验五：基本移位寄存器的设计串人/串出移位寄存器实验六：同步预置数串行输出移位寄存器的设计实验七：半整数分频器的设计实验八：音乐发生器的设计实验九：交通灯控制器的设计实验十：数字时钟的设计EDA技术与VHDL第二版（潘松著）：内容简介《EDA技术与VHDL》主要内容有Altera公司可编程器件及器件的选用、QuartusⅡ开发工具的使用;VHDL硬件描述语言及丰富的数字电路和电子数字系统EDA设计实例。
集成电路设计的EDA系统.pptx
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逻辑模拟
• 逻辑模拟的基本概念：将逻辑设计输入到计算机，用软件方法形成硬件的模型， 给定输入波形，利用模型算出各节点和输出端的波形，判断正确否
• 主要作用：验证逻辑功能和时序的正确性
• 分类：根据所模拟逻辑单元规模的大小
• 整个设计过程就是把高层次的抽象描述逐级向下进行综合、验证、实现，直到物理级的低层次描述，即掩 膜版图。
• 各设计阶段相互联系，例如，寄存器传输级描述是逻辑综合的输入，逻辑综合的输出又可以是逻辑模拟和 自动版图设计的输入，版图设计的结果则是版图验证的输入。
• ICEDA系统介入了包括系统功能设计、逻辑和电路设计以及版图设计等在内的集成电路设计的各个环节
• 分配：给定性能、面积/功耗条件下，确定相应的RTL级单元来实现各种操 作，产生相应的数据通道，即将行为（如数据处理、存储、传输等）与元件 对应起来
• 调度：确定这些操作单元的次序 • 结果：与工艺无关的通用RTL级单元组成的结构描述
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逻辑综合
• 概念：通过逻辑综合器结合单元库，将RTL级描述转换成逻辑级描述 • 核心：由给定的功能和性能要求，在一个包含许多结构、功能、性能已知的逻辑
• VHDL • Verilog HDL
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综合
• 概念：通过附加一定的约束条件，结合相应的单元库，从设计的高层次向低层 次转换的过程，是一种自动设计的过程
• 分类： • 高级综合：从算法级到寄存器传输（RTL）级 • 逻辑综合：从寄存器传输级到逻辑级
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高级综合
• 概念：结合RTL级单元库，将算法级描述转换成RTL级描述 • 核心：分配（ALLOCATION）和调度（SCHEDULING）
EDA技术与VHDL实用教程(第2版)电子课件 第1章EDA技术概述
2．计算机辅助工程设计CAE阶段
各种设计工具，如原理图输入、编译与 连接、逻辑模拟、测试码生成、版图自动布 局以及各种单元库均已齐全。由于采用了统 一数据管理技术，因而能够将各个工具集成 为一个CAE系统。
EDA技术与VHDL实用教程
作者: 苏莉萍 陈东 廖超平
3．电子系统设计自动化ESDA阶段
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作者: 苏莉萍 陈东 廖超平
三、 面向FPGA/CPLD的常用EDA工具
可编程逻辑器件PLD（Programmable Logic Device）是一种可根据用户需要而自行构造逻辑功 能的逻辑器件。目前主要有两大类型：CPLD（ Complex PLD）和FPGA(Field Programmable Gate Array)。借助于EDA工具软件，用原理图、硬件描 述语言等设计输入法，可设计生成相应的目标文件 ，最后用编程器下载到目标器件实现用户需要的逻 辑功能。生产PLD的厂家很多，但最有代表性的PLD 厂家为Altera、Xilinx和Lattice公司。
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作者: 苏莉萍 陈东 廖超平
1. ALTERA 其原先的开发工具MAX+PLUS II是较成功的PLD 开发平台，现在使用Quartus II开发软件。
2. XILINX 开发软件为Foundation和ISE。
3. Lattice-Vantis 开发工具ispLEVER比Altera和Xilinx略逊一筹。
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作者: 苏莉萍 陈东 廖超平
1. ALTERA 其原先的开发工具MAX+PLUS II是较成功的PLD 开发平台，现在使用Quartus II开发软件。
第4章 应用VHDL语言方法设计八位二进制加法器 《EDA技术》PPT 教学课件
对所设计的八位二进制加法器的各个底层模块和顶层模块进行编译 仿真，以验证所设计电路否符合设计的要求。
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§2 完成工作任务的引导
六、评估
应用第一种方案设计八位二进制加法器在编译后，可以看到它的 延时情况，如图4-1所示。
第一种设计方案占用资源的情况如图4-2所示。 应用第一种方案设计八位二进制加法器在编译后，可以看到它的 延时情况，如图4-3所示。 第一种设计方案占用资源的情况如图4-4所示。 所以，无论从输出信号对输入信号的延迟时间或占用资源的情况 来看，第一种方案性能都好一些。
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§4.2 完成工作任务的引导
第三种方案在设计上不是很简单，但性能好，在加法器的位数比 较大时应采用此法。可在学习第5章时再做练习。
四、实施
在应用第一种方案设计时，请参考下一节例4.1或例4.2。先设计 底层模块全加器，再在顶层文件中调用全加器元件，构成八位二进制 加法器。在应用第一种方案设计时，请参考下一节例4.3。
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§4.3 相关技术基础知识与基本技能
对于弹出的选择其他EDA工具的对话框，由于我们使用 Quartus且的集成环境进行开发，因此不需做任何改动。单击Next 按钮进入如图4-11所示工程的信息总概对话框。
在图4-11中单击Finish按钮就建立了一个空的工程项目。 2.建立VHDL文件
如图4-12所示，执行File=>New命令，弹出如图4-13所示的 新建文件对话框。
在新建文件对话框中选择“VHDL File”，单击OK按钮即建立一 个空的文件。执行File=>SaVe as命令，把它另存为文件名是 fulladd 的 VHDL文件，文件后缀为.vhd。
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配套课件 EDA技术与VHDL程序设计基础教程
它支持原理图、VHDL和Verilog 语言文本输入方式和波形或EDIF 格式的文件作为输入，且支持这 些文件的混合设计。
Quartus II的GUI界面
EDA技术与VHDL程序开发基础教程
五、EDA集成开发工具
ISE+ModelSim
ispLEVER
EDA技术与VHDL程序开发基础教程
。（b）中三条竖线A、B、C也为输入线，输入到或门的横线为和线。和线与
输入线的交叉点为编程点。
当输入线与和线相连通时，
在编程点处以“×”表示。
Y=AB
可以看出，图中电路表示
Y=A+B+C
的逻辑表达式分别为Y=AB
和Y=A+B+C。
ABC
ABC
(a)
(b)
EDA技术与VHDL程序开发基础教程
三、 CPLD的基本结构和工作原理
EDA技术与VHDL程序开发基础教程
第1章 EDA概述
重点内容：
EDA技术发展和应用 EDA工程设计流程 EDA集成开发工具
EDA技术与VHDL程序开发基础教程
一、EDA工程简介
EDA（Electronic Design Automation）工程是现代电子信息工程领 域中一门发展迅速的新技术。
流程
需求分析
算法设计 （Algorithm Optimization）
构架设计 （Architecture Exploration)
RTL 设计 （RTL Design）
RTL 验证 （RTL Verification)
综合 （Synthesis)
门级验证 （Gate-level Verification)
《EDA技术与VHDL》 选择题
一、VHDL基本结构1. 一个项目的输入输出端口是定义在A. 实体中B. 结构体中C. 任何位置D. 进程中2. 描述项目逻辑功能的是A. 实体B. 结构体C. 配置D. 进程3. 关键字ARCHITECTURE定义的是A. 结构体B. 进程C. 实体D. 配置4.VHDL语言共支持四种常用库，其中哪种库是用户的VHDL设计现行工作库：A.IEEE库B.VITAL库C.STD库D.WORK工作库5. VHDL语言是一种结构化设计语言；一个设计实体（电路模块）包括实体与结构体两部分，结构体描述是A．器件外部特性；B．器件的内部功能；C．器件的综合约束；D．器件外部特性与内部功能。
6. 在VHDL中，库可以包含一个或多个A. 程序包B. 结构体C. 输入D. 输出7. 一个能为VHDL综合器接受，并能作为一个独立的设计单元的完整的VHDL程序成为A．设计输入 B. 设计输出 C. 设计实体 D. 设计结构8. Q为输出信号，但内部设计会用到其反馈信号，其正确的端口说明是：A. Q：IN BIT；B. Q：OUT BIT；C. Q：INOUT BIT；D. Q：BUFFER BIT；9.VHDL语言程序结构的特点是把一个设计实体分成A.外部和内部B.实体和实体说明C.结构体和结构体说明D.图形部分和文本部分10. VHDL设计文件的实体说明部分描述的是A.电路系统的内部结构B.电路系统的逻辑功能C.电路系统的主要参数D.电路系统的外部端口11.VHDL语言程序结构中必不可少的部分是：A.库B.程序包C.配置D.实体和结构体12. 下列选项中，哪些项在VHDL程序设计文件中属于可选部分A.库和实体B.实体和结构体C.结构体和配置D. 库、程序包和配置13. 关于VHDL中实体说明的格式，以下叙述不正确的是A.实体说明以“ENTITY 实体名 IS”开头，以“END 实体名”结束B.实体说明中包含类属表和端口说明两部分C.端口说明中只需要规定端口的模式即可D.实体名一定要与设计文件同名14. 在VHDL的实体说明中，端口名表的作用是A.列出所有输入端口的名称B.列出所有输出端口的名称C.说明实体输入、输出端口的信号类型及端口模式D.只定义输入、输出端口的数目15. 在VHDL中，为了使已声明的数据类型、子程序、元件能被其他设计实体调用或共享，可以把它们汇集在中。
2_EDA技术
硬件描述语言VHDL
eqcomp4.vhd
库 包 实体
--eqcomp4 is a four bit equality comparator
文件名和实体 名一致
Library IEEE; use IEEE.std_logic_1164.all;
entity eqcomp4 is port(a, b:in std_logic_vector(3 downto 0); equal :out std_logic); end eqcomp4; architecture dataflow of eqcomp4 is begin equal <= ‘1’ when a=b else ‘0’; End dataflow;
硬件描述语言VHDL
VHDL的优点
• 用于设计复杂的、多层次的设计。支持设计库和 设计的重复使用 • 与硬件独立，一个设计可用于不同的硬件结构， 而且设计时不必了解过多的硬件细节。 • 有丰富的软件支持VHDL的综合和仿真，从而能 在设计阶段就能发现设计中的Bug，缩短设计时 间，降低成本。 • 更方便地向ASIC过渡 • VHDL有良好的可读性，容易理解。
每行；结尾 关键字end后跟 实体名
构造体
关键字begin
关键字end后跟 构造体名
VHDL 大小写不敏感
硬件描述语言VHDL
• 2.1 库（Library）
– 库是专门存放预编译程序包（Package）的地 方。库的使用方法是：在每个设计的开头声明 选用的库名，用USE语句声明所选中的逻辑单 元 。 – 库的一般格式为
硬件描述语言VHDL
结构体－－数据流描述 描述输入信号经过怎样的变换得到输出信号
• architecture dataflow1 of eqcomp4 is • begin • equal <= ‘1’ when a=b else ‘0’; • end dataflow1; • • • • • • •
EDA基础VHDL
其书写顺序无关，在实际 电路中所有并行语句功能 同时实现。
3. 库、程序包和配置 （1） 库
功能： 存储和放置设计单元（元件、程序包等）。
[例1.4.14] WHILE…LOOP应用举例
abcd: WHILE (i<10) LOOP sun:=i+sum; i=i+1; END LOOP abcd;
（6）NEXT语句 满足条件时中止 格式: NEXT [WHEN 条件]; 当前循环，开始 下一次循环。 [例1.4.15] NEXT语句举例
函数名（实际参数表）;
函数的参数只能是方式为IN的输入信号，函数 只能有一个返回值。 [例1.4.17] 比较器函数形式的程序设计实例
用并行语句形式描述设计 单元功能
并行语句类型
进程语句（PROCESS） 块描述语句（BLOCK） 信号赋值语句 子程序调用语句 元件例化语句
ARCHITECTURE 结构体名 OF 实体名 IS [结构体说明语句] BEGIN [功能描述语句] END 结构体名；
[例1.4.2] 2 输入与门的结构体描述。
常用资源库 含IEEE认可和某些公司提供的如： VHDL标准库 STD库 STD_LOGIC_1164 程序包 存放：STANDARD的程序集合 STD_LOGIC_ARITH算术运算包 VHDL库 ASIC库 资源库 集合定义了多种常用的数据类型 存放：和各种逻辑门一一对应的 实体 WORK库 当前作业库 存放：当前设计项目生成的全部文 用户自定义库 资源库 件目录 存放：用户自己创建定义的非 库说明语句格式： 标准程序包集合和实体。
eda技术实用教程-veriloghdl答案
eda技术实用教程-veriloghdl答案【篇一：eda技术与vhdl程序开发基础教程课后答案】eda的英文全称是electronic design automation2.eda系统设计自动化eda阶段三个发展阶段3. eda技术的应用可概括为4.目前比较流行的主流厂家的eda软件有、5.常用的设计输入方式有原理图输入、文本输入、状态机输入6.常用的硬件描述语言有7.逻辑综合后生成的网表文件为 edif8.布局布线主要完成9.10.常用的第三方eda工具软件有synplify/synplify pro、leonardo spectrum1.8.2选择1.eda技术发展历程的正确描述为（a）a cad-cae-edab eda-cad-caec eda-cae-cadd cae-cad-eda2.altera的第四代eda集成开发环境为（c）a modelsimb mux+plus iic quartus iid ise3.下列eda工具中，支持状态图输入方式的是（b）a quartus iib isec ispdesignexpertd syplify pro4.下列几种仿真中考虑了物理模型参数的仿真是（a）a 时序仿真b 功能仿真c 行为仿真d 逻辑仿真5.下列描述eda工程设计流程正确的是（c）a输入-综合-布线-下载-仿真b布线-仿真-下载-输入-综合c输入-综合-布线-仿真-下载d输入-仿真-综合-布线-下载6.下列编程语言中不属于硬件描述语言的是（d）a vhdlb verilogc abeld php1.8.3问答1.结合本章学习的知识，简述什么是eda技术？谈谈自己对eda技术的认识？答：eda（electronic design automation）工程是现代电子信息工程领域中一门发展迅速的新技术。
2.简要介绍eda技术的发展历程？答：现代eda技术是20世纪90年代初从计算机辅助设计、辅助制造和辅助测试等工程概念发展而来的。
EDA技术和VHDL设计第5章 VHDL基本语句
第5章 VHDL基本语句
【例5-4】
L1 -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
L2 LIBRARY ieee;
L11 ARCHITECTURE bhv OF example3 IS
L12 BEGIN
L13
y1<=a1+1;
L14
y2<=a2+1;
L15
y3<=a3+1;
L16 END;
L17 -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
L10 ARCHITECTURE construct OF example2 IS
L11 BEGIN
L12
z <= c OR y;
L13
y <= NOT x;
L14
x <= a AND b;
L15 END;
L16 -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
8
第5章 VHDL基本语句
正如图5-2的硬件电路图所表明的，只有当信号a或者b的 值改变后才能执行赋值语句“x <= a AND b;”，即信号a或b的 值改变之前信号x的值不会发生变化。同样，信号x的值改变之 前，y的值也不会发生变化；信号c或y的值改变之前，z的值也 不会发生变化。由此可以看出，VHDL代码的执行是由事件控 制的，这就意味着并行VHDL语句可以按任意顺序书写，其设 计的功能不变。
第1章 EDA技术简介
EDA应用技术
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
EDA应用技术
3、 软件开发工具 集成化的开发系统
EDA应用技术
3、 软件开发工具 特定功能的开发软件 综合类：
EDA应用技术
Quartus II启动界面
EDA应用技术
MAX+plusII启动界面
EDA应用技术
二、EDA技术的应用范畴
EDA应用技术
三、EDA技术的特点
1、采用硬件描述语言进行设计 采用HDL对电路与系统进行描述，更适合于描述规模大、 功能复杂的数字系统。其优点是语言的标准化，便于设计 的复用、交流、保存和修改；设计与工艺无关、宽范围的 描述能力、便于组织大规模、模块化的设计。 2、逻辑综合与优化 可以进一步的缩短设计周期，提高设计效率 3、开放性和标准化 可以接纳其他厂商的EDA工具一起进行设计工作，实现各 种EDA工具间的优化组合，实现资源共享，有效提高设计 工作效率，有利于大规模、有组织的设计开发工作。
成数字系统的仿真、逻辑综合、布局布线等工作。最后下载到
芯片，实现系统功能。使硬件设计软件化。
1、设计输入：
在计算机上利用软件平台进行设计 原理图设计 设计方法 VerlogHDL语言设计 状态机设计
EDA应用技术
2、仿真
3、下载
下载线
4、验证结果
实验板
EDA应用技术
实验箱俯视图
EDA应用技术
核心芯片俯视图
II生成供时序仿真用的EDIF、VHDL和Verilog这三 种不同格式的网 表文件，它界面友好，使用便捷，
被誉为业界最易学易用的EDA的软件 ，并支持主流
EDA(第5章)
实体－ 实体－ 描述器 件的外 部特性
ARCHITECTURE one OF mux21a IS BEGIN y <= a WHEN s = '0' ELSE b ; END ARCHITECTURE one ;
结构体 －描述 器件的 内部特 性
5.1.1 2选1多路选择器的 选 多路选择器的 多路选择器的VHDL描述 描述
下面实例中使用了几个触发器? 下面实例中使用了几个触发器?
ENTITY reg1 IS PORT ( d : in BIT; clk : in BIT; q : out BIT); END reg1; ARCHITECTURE reg1 OF reg1 IS SIGNAL a, b : BIT; BEGIN PROCESS (clk) BEGIN IF clk='1' AND clk’event THEN a <= d; b <= a; q <= b; END IF; END PROCESS; END reg1;
第5章
什么是VHDL？
Very high speed integrated Hardware Description Language (VHDL)
ִ是IEEE、工业标准硬件描述语言 ִ用语言的方式而非图形等方式描述硬件电路
EDA 技术：VHDL语句总结
begin
if sel = "0001" then output <= in1(0) ; output2<=‘1’;
elsif (sel = "0010") then
output <= in1(0) xor in1(1) ; output2 <= ‘0’ ;
elsif sel = "0100" then
sel: in std_logic_vector(3 downto 0); output: out std_logic； output2: out std_logic); end ifexample1;
architecture arch of ifexample1 is
begin
process(in1, sel)
begin case (din) is when “00” => dout <=“0001” ; when “01” => dout <= “0010” ; when “10” => dout <=“0100” ; when “11” => dout <=“1000” ; end case;
end rtl ;
使用变量能获得比较好的综合结果，有利于优化， 但 需要锁存中间结果时必须使用信号。
❖ 初值(有三种形式，前两种综合忽略)
1、type states is (IDLE,S0,S1,S2); signal state:states; --信号state默认值为IDLE
2、signal Z ： bit_vector(3 downto 0) :=“0000” ；
end if; end process; end rtl;
EDA技术与VHDL第五版教学设计
EDA技术与VHDL第五版教学设计前言EDA技术（Electronic Design Automation）是现代电子工程中不可或缺的技术手段。
EDA技术主要是指借助EDA（Electronic Design Automation）软件工具来进行电子系统及芯片的设计、生产和测试等各个环节中所需的CAD技术。
而VHDL（VHSIC Hardware Description Language）则是用来描述数字系统的硬件特性的一种表示语言。
本文将针对EDA技术和VHDL第五版的教学内容进行简要讨论。
EDA技术EDA技术的应用范围非常广泛，包括模拟电路和数码电路的设计、布局、验证和测试等各个环节。
EDA技术的使用可以大大简化电路设计的过程，提高电路设计的效率和准确性。
目前市面上主流的EDA软件有Altium Designer、Protel、PADS、Eagle、OrCAD等。
EDA技术在电子工程教育中的意义非常重要，对于培养学生的电路设计能力和实践能力有着重要作用。
在课堂教学中，可以通过以下几个方面来进行EDA技术的教学：1.EDA软件的基本操作首先，需要对常用的EDA软件进行介绍。
学生需要了解如何打开、创建和保存项目，如何进行电路设计和模拟，如何进行元器件库的管理等。
其中最重要的是掌握软件的快捷键和常用操作。
2.电路设计流程其次，需要讲解电路设计的流程，包括电路分析、元器件选型、电路设计、仿真和测试等各个环节。
通过实践操作，使学生掌握电路设计的基本流程和步骤。
3.实验实践最后，对于EDA技术的实验实践也是非常重要的一环。
学生可以通过设计一些小的实验电路，并进行仿真和测试，来巩固自己的掌握程度。
比如设计一个简单的加法器，然后通过仿真来验证电路的正确性。
VHDL第五版VHDL是一种常用的数字电路设计语言，它可以用来描述数字电路中各种电路的行为与结构。
VHDL第五版是目前最新版的VHDL标准。
学习VHDL第五版对于培养学生的数字电路实践能力具有非常重要的作用。
EDA技术与VHDL实用教程
EDA技术与VHDL实用教程
EDA与传统电子设计方法的比较
FPGA和DSP芯片实现FIR滤波器的速度对比
8位FIR滤 FPGA的处理速度 达到相当速度所需DSP芯片的指令执行速度
波器阶数
单位： MSPS
单位：MIPS
8
104
832
16
24
101
103
1616
2472
32
EDA技术与VHDL实用教程
EDA技术与VHDL实用教程
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VHDL语言是一种高级描述语言，适用于 电路高级建模，综合的效率和效果较好。
Verilog-HDL语言是一种低级的描述语言， 适用于描述门级电路，容易控制电路资源， 但其对系统的描述能力不如VHDL语言。
EDA技术与VHDL实用教程
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（二）可编程逻辑器件 可编程逻辑器件（简称PLD）是一种由用户 编程来实现某种逻辑功能的新型逻辑器件。
Expert LEVER
Actel
EDA技术与VHDL实用教程
IspLSI、pLSI、 MACH等
SX系列、MX系列
逻辑图、VHDL文本等 逻辑图、VHDL文本等
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Actel Designer
EDA与传统电子设计方法的比较
手工设计方法的缺点是： 1)复杂电路的设计、调试十分 困难。 2)如果某一过程存在错误，查 找和修改十分不便。 3)设计过程中产生大量文档， 不易管理。 4)对于集成电路设计而言，设 计实现过程与具体生产工艺直 接相关，因此可移植性差。 5)只有在设计出样机或生产出 芯片后才能进行实测。 EDA技术有很大不同： 1)采用硬件描述语言作为设计输入。 2)库(Library)的引入。 3)设计文档的管理。 4)强大的系统建模、电路仿真功能。 5)具有自主知识产权。 6)开发技术的标准化、规范化以及IP 核的可利用性。 7)适用于高效率大规模系统设计的自 顶向下设计方案。 8)全方位地利用计算机自动设计、仿 真和测试技术。 9)对设计者的硬件知识和硬件经验要 求低。 10)高速性能好。 11)纯硬件系统的高可靠性。
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L5 ENTITY example2 IS
L6
PORT(a, b, c : IN STD_LOGIC;
L7
x, y, z : BUFFER STD_LOGIC);
L8 END;
L9 -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
L5 ENTITY example1 IS
L6
PORT(a, b, c : IN
STD_LOGIC;
L7
x, y, z : BUFFER STD_LOGIC);
L8 END;
L9 -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
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第5章 VHDL基本语句
正如图5-2的硬件电路图所表明的，只有当信号a或者b的 值改变后才能执行赋值语句“x <= a AND b;”，即信号a或b的 值改变之前信号x的值不会发生变化。同样，信号x的值改变之 前，y的值也不会发生变化；信号c或y的值改变之前，z的值也 不会发生变化。由此可以看出，VHDL代码的执行是由事件控 制的，这就意味着并行VHDL语句可以按任意顺序书写，其设 计的功能不变。
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第5章 VHDL基本语句
图5-2 例5-1和例5-2综合后电路结构
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第5章 VHDL基本语句
【例5-1】
L1 -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
L2 LIBRARY ieee;
L3 USE ieee.std_logic_1164.all;
L4 -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
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第5章 VHDL基本语句
图5-1 结构体中的语句使用示例
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第5章 VHDL基本语句 5.1.1 并行语句的特点 并行语句是硬件描述语言的一大特点，它与C语言等计 算机高级程序设计语言最大的不同是：并行语句在结构体中 的执行是并行的，不会因为书写顺序的前后而产生执行顺序 的先后。例5-1和例5-2结构体内都含有3条相同的并行语句， 它们体现了在不同的描述顺序下，仍然能够综合出一致的电 路结构，如图5-2所示。
L10 ARCHITECTURE construct OF example1 IS
L11 BEGIN
L12
x <= a AND b;
L13
y <= NOT x;
L14
z <= c OR y;
L15 END;
L16 -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
L10 ARCHITECTURE construct OF example2 IS
L11 BEGIN
L12
z <= c OR y;
L13
y <= NOT x;
L14
x <= a AN -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
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第5章 VHDL基本语句
【例5-2】
L1 -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
L2 LIBRARY ieee;
第5章 VHDL基本语句
第5章 VHDL基本语句
5.1 并行语句 5.2 顺序语句 5.3 常用语句的比较 5.4 组合逻辑电路的设计 5.5 时序逻辑电路的设计
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第5章 VHDL基本语句
5.1 并 行 语 句
VHDL中既具有并行语句(如元件例化语句)，也具有顺 序语句(如IF语句)。不同的语句使用在不同的地方。对于 VHDL设计者来说，重要的是要知道哪些语句结构中需要使 用并行语句，哪些语句结构中需要使用顺序语句。可以简单 地概括为：结构体中除进程(PROCESS)、函数(FUNCTION) 和过程(PROCEDURE)结构内部以外的其他VHDL代码都是 并行语句，如图5-1所示。需要注意的是，信号赋值语句既 可以出现在进程中，也可以出现在结构体的并行语句部分， 只是运行的含义不同(参考4.2.3节)。
例5-3再次显示了并行语句的特点，L13～L15这3条语句对 应生成了3个加法器(见图5-3)，即3个加法器同时在进行加法操 作，没有顺序关系，而不是一个加法器顺序执行3条加法操作 指令。VHDL代码最终实现的是具体的硬件电路，而不是在 CPU中的逐条指令执行，这是VHDL语言相对于传统软件语言 的不同。
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第5章 VHDL基本语句
【例5-3】
L1 -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
L3 USE ieee.std_logic_1164.all;
L4 -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------