硬件描述语言VHDL语法概要
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语言介绍
VHDL语言介绍VHDL（VHSIC Hardware Description Language）是一种硬件描述语言，用于描述数字电路的结构和行为。
它是一种高级编程语言，用于描述数字系统中的硬件功能。
VHDL是一种被广泛应用于数字系统设计的硬件描述语言，它可以用于描述数字系统的结构和功能，并且允许进行仿真、综合和验证。
VHDL最初是由美国国防部（DoD）为了应对不同供应商生产的不同硬件之间互通性的问题而开发的。
它提供了一种用于描述数字电路的方法，可以在不同供应商的工具之间进行交换。
VHDL已成为一种行业标准，在数字系统设计领域被广泛应用。
VHDL的语法类似于Ada编程语言，它使用关键字、运算符和数据类型来描述数字系统中的硬件元素。
VHDL中的关键概念包括实体（entity）、架构（architecture）和过程（process）。
实体描述了数字系统的接口和功能，架构描述了数字系统的内部结构和行为，而过程描述了数字系统中的操作和控制。
VHDL主要有两种用途，一是用于模拟和验证数字系统的功能，二是用于综合数字系统的设计，生成实际的硬件电路。
在模拟和验证阶段，设计师可以使用VHDL描述数字系统的功能，并通过仿真工具对其进行验证。
在综合阶段，设计师可以使用VHDL描述数字系统的结构，并通过综合工具生成对应的硬件电路。
VHDL的优点在于其强大的表达能力和灵活性。
设计师可以使用VHDL描述各种复杂的数字系统，包括处理器、通信接口、存储器等。
VHDL还提供了丰富的数据类型和运算符，使设计师可以轻松地描述数字系统中的各种操作。
除了描述数字系统的结构和行为，VHDL还提供了丰富的标准库和模块化编程的方法。
设计师可以使用标准库中提供的各种功能模块来加速开发过程，并且可以将自己设计的模块封装成库以便重复使用。
VHDL还支持面向对象的设计方法，设计师可以使用面向对象的技术来组织和管理复杂的数字系统。
通过使用面向对象的方法，设计师可以将数字系统分解成多个模块，每个模块都有自己的接口和功能，并且可以通过继承和复用来简化设计过程。
VHDL语言的基本语法
B：二进制基数符号，表示二进制数位0或1。 二进制基数符号，表示二进制数位0 O：八进制基数符号。 八进制基数符号。 X：十六进制基数符号(0～F) 。 十六进制基数符号(0～ (0 例如： 1_1101_1110 1_1101_1110” 例如：B“1_1101_1110 --二进制数数组，位矢数组长度是9 --二进制数数组，位矢数组长度是9 二进制数数组 AD0 X“AD0” AD --十六进制数数组，位矢数组长度是12 --十六进制数数组，位矢数组长度是12 十六进制数数组
4、下标名及下标段名 下标名用于指示数组型变量或信号的某一 下标名用于指示数组型变量或信号的某一 元素， 元素，如：a(2) , b(n) 下标段名则用于指示数组型变量或信号的 下标段名则用于指示数组型变量或信号的 某一段元素，其语句格式如下： 某一段元素，其语句格式如下：
数组类型信号名或变量名(表达式 表达式2])； 数组类型信号名或变量名 表达式1 [TO/DOWNTO 表达式 ； 表达式
信号的使用和定义范围是实体、结构体和程序包 信号的使用和定义范围是实体、结构体和程序包.
在程序中: 在程序中 (1) 信号值的代入采用“<=”代入符，而且信号 信号值的代入采用“ ”代入符， 代入时可以附加延时。 代入时可以附加延时。 (2) 变量赋值时用“：=”，不可附加延时。 变量赋值时用“ ” 不可附加延时。 (3) 信号的初始赋值符号仍是“：=”。 信号的初始赋值符号仍是“ ” 例： X<=Y AFTER 10 ns； ； --X，Y都是信号，且Y的值经过 都是信号， 的值经过10ns延 ， 都是信号 的值经过 延 时以后才被代入X。 时以后才被代入 。
(1) 赋值语句右方的表达式必须是一个与目标变量有相同 数据类型的数值。 数据类型的数值。 (2) 变量不能用于硬件连线和存储元件。 变量不能用于硬件连线和存储元件。 (3) 变量的适用范围仅限于定义了变量的进程或子程序中。 变量的适用范围仅限于定义了变量的进程或子程序中。 (4) 若将变量用于进程之外，必须将该值赋给一个相同的 若将变量用于进程之外， 类型的信号，即进程之间传递数据靠的是信号。 类型的信号，即进程之间传递数据靠的是信号。
VHDL语言教程
VHDL语言教程VHDL是一种硬件描述语言，用于描述数字电路和系统，并进行硬件的设计和仿真。
它被广泛应用于数字电路设计、嵌入式系统开发和可编程逻辑控制器等领域。
本教程将介绍VHDL语言的基本概念和语法，帮助您了解和学习这门强大的硬件描述语言。
一、VHDL概述VHDL是Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language的缩写，意为高速集成电路硬件描述语言。
它是一种硬件描述语言，用于描述数字电路和系统。
与传统的电路设计方法相比，使用VHDL可以更加方便、高效地进行电路设计和测试。
1.VHDL的起源和发展VHDL最早由美国国防部为了解决数字电路设计复杂、效率低下的问题而研发。
后来，VHDL成为了一种IEEE标准（IEEE1076）并被广泛应用于数字电路设计和仿真。
2.VHDL的优点VHDL具有以下几个优点：-高级抽象：VHDL提供了一种高级描述电路的方法，使得设计者能够更加方便地表达复杂的电路结构和行为。
-可重用性：VHDL支持模块化设计，使得设计者可以将电路的不同部分进行抽象和封装，提高了电路的可重用性。
-高效仿真：VHDL可以进行高效的电路仿真和测试，有助于验证电路设计的正确性和可靠性。
-灵活性：VHDL可以应用于各种不同类型和规模的电路设计，从小规模的数字逻辑电路到大规模的系统级设计。
二、VHDL语法和基本概念1.VHDL的结构VHDL程序由程序单元（unit）组成，程序单元是VHDL描述的最小单元。
程序单元包括实体（entity）、结构（architecture）、过程（process）和包（package）等。
2. 实体（entity）实体是VHDL描述电路模块的一个部分，包括输入输出端口、信号声明和实体标识符等。
3. 结构（architecture）结构描述了实体的具体电路结构和行为，包括组件声明、信号赋值和行为描述等。
VHDL硬件描述语言
VHDL语言设计实体的基本结构
3. 结构体说明语句 用于定义结构体中所用的数据对象和子程序， 并对所引用的元件加以说明，如： ● 信号（SIGNAL）
● 类型（TYPE）
● 常数（CONSTANT） ● 元件（COMPONENT） ● 函数（FUNCTION） ● 过程（PROCEDURE）
28
3
概 述
1993年，IEEE对VHDL进行了修订，增加了一些 功能，并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VHDL新的版本，编号为IEEE Std1076-1993（简称93版）。 1995年中国国家技术监督局组织编写并出版了 《CAD通用技术规范》，推荐VHDL语言作为我国电子 自动化硬件描述语言的国家标准。1996年， IEEE1076.3成为VHDL综合标准。
结构体：用来描述电路内部结构和逻辑功能。并以 标识符ARCHITECTURE开头，以END结尾。
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VHDL语言设计实体的基本结构
VHDL语言的实体说明
实体说明是VHDL程序设计中最基本的组成部分， 实体说明语句的格式如下： 主要用来描述设计实体的外部接口信号，定义设计 实体说明语句 ENTITY 实体名 IS 单元的输入、输出端口，是设计实体对外的一个通 类属说明语句 [GENERIC（类属表）；] 信界面，但它不描述设计的具体功能。 端口说明语句 [PORT（端口表）；] 结束语句 END [ENTITY] 实体名；
{; 常数名{, 常数名}: 数据类型[: 设定值]}) 常数名：是由设计者定义的类属常数名； 数据类型：常取INTEGER或TIME的类型； 设定值：为常数名所代表的数值。
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VHDL语言设计实体的基本结构
2. 类属说明语句GENERIC
硬件描述语言第七讲 VHDL语言的主要描述语句
举例：
P1：PROCESS（a） VARIABLE tmp： STD_LOGIC；
BEGIN tmp := '0' ；
WHEN 1 => q <= d1； WHEN 2 => q <= d2； WHEN 3 => q <= d3； END CASE；
CASE语句使用说明
（1）选择值不可重复或重叠。 （2）当CASE语句的选择值无法覆盖所有
情况时，要用OTHERS指定未能列出的其 他所有情况的输出值。 （3）在进程中用CASE语句描述组合逻辑 电路时，务必覆盖所有的情况；否则综合 后将引入锁存器，违背设计初衷。
CASE语句与IF语句的比较：
IF语句是有序的,先处理最起始、最优先的条件， 后处理次优先的条件。
case语句是无序的,所有表达式值都并行处理。 case语句中的条件表达式的值必须举穷尽，又
不能重复。不能穷尽的条件表达式的值用 OTHERS表示。
带有WHEN OTHERS项的 CASE语句举例：
上述语句中满足以下条件中的一个或多个时，进程 将再次启动，继续执行WAIT 语句的后继语句。 （1）信号量nmi和interrupt任何一个有一次新的变化； （2）信号量nmi或interrupt任何一个取值为“真”； （3）该语句已等待5us。
超时等待
在设计的程序模块中，等待语句所等待的条 件，在实际执行时不能保证一定会碰到，为 了防止该等待语句进行无限期的等待状态， 等待语句通常要加一项超时等待项。
硬件描述语言VHDL大总结
VHDL大总结一、填空题1.两种标识符短、扩展2.4种基本数据类型常量、变量、信号、文件3.常量说明格式constant 常数名: 数据类型：=表达式；4.三种数据变换方法？函数转换、常数转换、类型标记5.四种运算操作符？逻辑、关系、算术、并置6.如何启动进程?(1).必须包含一个显示的敏感信号变量(2).或者包含一个wait语句7.五种基本结构？库(library)、包集合(package)、实体(entity)、结构体(architecture)、配置(configuration) 8.信号与变量代入？(1).<=(2).:=9.列举可编程逻辑器件?PROM→PLA→PAL→CPLD→FPGA→EPROM→EEPROM→GAL10.数据类型整数、位、位矢量、符号、布尔量、时间、错误等级、标准逻辑11.四种端口模式？IN—OUT—INOUT—BUFFER12.三种子结构描述语句？BLOCK—PROCESS—SUBPROGRAMS13.结构体三种描述方式寄存器传输（RTL）--数据流、结构描述、行为描述14.标识符规则？(1).不以数字靠头(2).下划线不连续(3).不与保留字重复(4).下划线前后必须有英文字母或者数字(5).最后一个不能使用下划线（连字符）15.扩展标识符\12@+\16.赋值？(1).信号、变量可以多次赋值(2).常量只能定义时赋值（进程内部，子函数内部）17.高阻、不定态？'Z'------------'X'18.进程位置？结构体内部19.变量位置?进程内部---包内部----子程序内部20.进程执行机制？敏感信号发生跳变21.优先级？if语句之间具有不同优先级22.时序电路的去驱动信号？时钟23.时序电路在何时发生变化？时钟信号的边沿24.两种状态机？(1).moore-----f(现状)(2).mealy-----f(现状，输入)25.什么有九值逻辑标准逻辑（STD_LOGIC）26.定义信号a，4位标准逻辑向量?SIGNAL A : STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);27.定义变量b，整型，范围0 到9SIGNAL B: TNTEGER RANGE 0 TO 9;28.空操作？NULL29.CPLD与FPGA?(1).基于乘积项技术—内带存储(2).基于查找表技术—需要外部扩展存储，比如扩展EEPROM30.IF语句三种类型？(1).门闩（shuan）控制(2).二选一控制(3).多选一控制31.常用库与包集合？LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;32."/="的功能？在条件判断时判断操作符两端不相等33.串行与并行？(1).赋值语句—并行(2).IF语句------串行二、判断题1.缺少库文件LIBRARY IEEE2.缺少包集合USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL3.实体定义的分号问题port(aaa;bbb;ccc);或者port(aaa;bbb;ccc);4.带入语句问题(1).信号---<=(2).变量---:=5.引号问题？(1).字符----' '(2).字符串----" "6.末尾分号问题(1).END CASE;(2).END PROCESS;7.PROCESS必须赶上敏感信号？包含W AIT ON语句可以不列出8.VHDL与C语言没差别？(1).运行基础—CPU+RAM;逻辑、触发器组成的数字电路(2).执行方式---串行；并行(3).验证方式---变量值；时序逻辑关系9.进程之间传递用信号，非变量10.默认值数值型变量默认为0---------- 不要加引号（位变量）11.类型定义?type wr is (wr0, wr1, wr2);定义的是类型需要为该类型定义对象才可以赋值12.设计方法?(1).传统------------自下至上(2).VHDL----------自上至下13.层次设计？高层次可以调用低层次14.进程语句数量一个程序可以多个进程语句15.运算符优先级NOT>乘法>正负>关系>逻辑16.signalsel : integer?right17.进程内和进程外？原则上不一致，在没有敏感信号的前提下，可以认为一致18.定义实体至少包含一条port map?false19.时间效率?状态机比计数器更有效，更紧凑三、简答题1.名称映射与位置映射？(1).名称：COM1 : U1 PORT MAP (A<=N1，B<=N2，C<=N3);(2).位置：PORT(A,B:IN BIT;C:OUT BIT);引用时：U2：AND2 PORT MAP(NSEL, D1，AB);2.调用库里面包含的元件的方法？(1).COMPONENT(2).PORT MAP3.信号与变量的区别？(1).信号延时赋值，变量立即赋值(2).<=; :=(3).信号在器件内部相当于连线，变量没有(4).信号在结构体内定义，而变量在PROCESS中定义4.三种描述方式的区别？5.条件带入语句与条件语句的区别?(1).后者只能在进程内部使用(2).带入语句必须有ELSE，而条件语句可以没有(3).带入语句不能嵌套，而条件语句可以6.两种状态机的区别?7.简述CPLD与FPGA？(1).CPLD—乘积项技术—(2).FPGA—查找表技术--需要配置外部程序寄存芯片8.进程语句的特点?(1).并发执行，信号传递，可以存取结构体或实体中所定义的信号(2).内部语句都是顺序执行(3).启动进程--必须包含敏感信号或者wait语句9.简述VHDL基本结构库、包集合、实体、结构体、配置10.可编程逻辑器件的优点？(1).集成度高—可以替代几千块通用芯片(2).完善先进的开发工具(3).可以反复擦除、编程，方便设计和修改(4).可以灵活的定义管脚(5).保密性很好四、编程题1.二选一电路ENTITY MUX ISPORT(D0:IN BIT;D1:IN BIT;SEL:IN BIT;Q:OUT BIT);ARCHITECTURE CONNECT OF MUX IS SIGNAL TEMP1,TEMP2，TEMP3：BIT; BEGINCALE:BLOCKBEGINTEMP1<=D0 AND SEL;TEMP2<=D1 AND (NOT SEL);TEMP3<=TEMP1 OR TEMP2;Q<=TEMP3;END BLOCK CALE;END CONNECT;END CONNECT;2.四选一电路3.四位加法计数器4.八-三编码器5.四位逐位进位全加器6.数值比较器7.三-八译码器8.二-十（BCD）优先权编码器9.精确计时电路10.触发器11.四状态循环12.异或门设计13.二输入与非门14.三态门15.6分频器16.二-四译码器17.四-十六译码器18.8进制异步复位计数器五、附加19.I F语句门闩控制IF (A='1') THENC<=B;END IF;二选择控制IF (SEL='1') THEN***;ELSE***;END IF ;多选择控制IF ** THENXXX;ELSIF **THENXXX;ELSEXXX;END IF;20.C ASE语句CASE SEL ISWHEN 0=>Q<=I0;WHEN 1=>Q<=I1;WHEN OTHERS=>Q<="XXXXXX"; END CASE;21.并发信号带入语句实质是一个进程语句的缩写22.条件信号带入语句Q<=I0 WHEN SEL="00" ELSEI1 WHEN SEL="01" ELSE'X';23.选择信号带入语句WITH SEL SELECTQ<=I0 WHEN 0,I1 WHEN 1,I2 WHEN 2,'X' WHEN OTHERS;。
VHDL语法简单总结
VHDL语法(yǔfǎ)简单总结VHDL语法简单(jiǎndān)总结VHDL语法(yǔfǎ)简单总结一个(yī ɡè)VHDL程序代码包含实体(shítǐ)（entity）、结构(jiégòu)体（architecture）、配置(pèizhì)（configuration）、程序包（package）、库（library）等。
一、数据类型1.用户自定义数据类型使用关键字TYPE，例如：TYPE my_integer IS RANGE -32 TO 32;–用户自定义的整数类型的子集TYPE student_grade IS RANGE 0 TO 100;–用户自定义的自然数类型的子集TYPE state IS (idle, forward, backward, stop);–枚举数据类型，常用于有限状态机的状态定义一般来说，枚举类型的数据自动按顺序依次编码。
2.子类型在原有已定义数据类型(lèixíng)上加一些约束条件，可以定义(dìngyì)该数据类型的子类型。
VHDL不允许不同类型的数据直接进行操作运算，而某个数据类型的子类型则可以和原有类型数据直接进行操作运算。
子类型定义使用(shǐyòng)SUBTYPE关键字。
3.数组(ARRAY)ARRAY是将相同数据类型的数据集合在一起(yīqǐ)形成的一种新的数据类型。
TYPE type_name IS ARRAY (specification) OF data_type;–定义新的数组类型(lèixíng)语法结构SIGNAL signal_name: type_name [:=initial_value];–使用新的数组类型对SIGNAL，CONSTANT, VARIABLE进行声明例如：TYPE delay_lines IS ARRAY (L-2 DOWNTO 0) OF SIGNED (W_IN-1 DOWNTO 0);–滤波器输入延迟链类型定义TYPE coeffs IS ARRAY (L-1 DOWNTO 0) OF SIGNED (W_COEF-1 DOWNTO 0);–滤波器系数(xìshù)类型定义SIGNAL delay_regs: delay_lines; –信号延迟(yánchí)寄存器声明CONSTANT coef: coeffs := ( ); –常量(chángliàng)系数声明并赋初值4.端口数组在定义电路的输入/输出端口时，有时需把端口定义为矢量阵列，而在ENTITY中不允许使用TYPE进行类型定义，所以(suǒyǐ)必须在包集(PACKAGE)中根据端口的具体信号特征建立用户自定义的数据类型，该数据类型可以供包括ENTITY在内的整个设计使用。
VHDL与硬件描述语言
VHDL与硬件描述语言VHDL（VHSIC Hardware Description Language）是一种硬件描述语言，被广泛应用于数字电路和系统的设计、仿真和验证中。
本文将介绍VHDL的基本概念、语法和应用，以及其在硬件设计中的重要性和优势。
一、VHDL的基本概念与语法VHDL是由美国国防部下属的VHSIC（Very High Speed Integrated Circuits）计划发起的硬件描述语言标准化工作中发展起来的，它源于Ada语言，并在此基础上进行了修改和扩展。
VHDL采用了面向对象的设计思想，通过描述硬件的结构和行为，实现了对数字系统的高层次抽象。
VHDL的基本元素包括实体（entity）、结构（architecture）和配置（configuration）。
实体定义了模块的接口和信号，结构描述了模块内部的组织和连接关系，配置用于将不同实体和结构进行绑定。
此外，VHDL还提供了丰富的数据类型、控制结构和函数库，以支持复杂的逻辑运算和算术操作。
VHDL代码的编写需要遵循一定的语法规则，如正确使用关键字、语句结束符号等。
此外，注释和缩进等规范的使用可以提高代码的可读性和可维护性。
二、VHDL的应用1. 数字电路设计VHDL在数字电路设计中被广泛应用，通过使用VHDL语言，设计人员可以描述和验证各种数字逻辑电路，包括组合逻辑电路和时序逻辑电路。
借助VHDL仿真工具，可以进行功能仿真、时序仿真和行为仿真，验证设计的正确性和性能。
2. 系统级设计除了用于电路级设计，VHDL还可以用于系统级设计。
通过对模块的整合和功能描述，可以搭建更为复杂的系统，并在此基础上进行仿真和验证。
VHDL支持高级抽象和层次化设计，使得系统级设计更加灵活和可重用。
3. ASIC和FPGA设计VHDL在应用特定的集成电路（ASIC）和现场可编程门阵列（FPGA）的设计中，具有非常重要的地位。
ASIC是在集成电路制造厂中进行定制化设计和生产的芯片，而FPGA则是可以在现场进行编程和配置的可重构芯片。
第5章VHDL硬件描述语言
5.1 VHDL概述
➢ （1）VHDL中的硬件相关结构 ➢ VHDL具有许多与数字电路结构直接相关的概念，其中最主要的是元件
(component)，它是数字硬件结构—"黑盒"或"模块"的抽象。VHDL中 的元件由实体和结构体两部分共同描述完成。其中实体描述元件与外部 环境的接口，其内部行为及结构是隐蔽的。实体的功能定义在称为结构 体的单元中，结构体规定实体电路的输入、输出以及相互之间的行为与 功能。一个实体可以存在多个对应的结构体，分别以行为风格、数据流 风格、结构化风格以及各种风格混合的描述方法来实现。元件的存在使 VHDL脱离普通程序语言的范畴，成为描述数字电路的专用硬件设计语 言。
现在，随着系统级FPGA以及系统芯片的出现，软硬件协调设计和系统 设计变得越来越重要。传统意义上的硬件设计越来越倾向于与系统设计 和软件设计结合。硬件描述语言为适应新的情况，得到迅速发展，出现 了很多新的硬件描述语言，像Superlog、SystemC、CynlibC++等。
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5.1 VHDL概述
➢ (4)VHDL语言程序模拟
➢ 采用VHDL语言进行硬件电路设计的过程中，综合、优化和布局布线往 往需要花费大量的时间。一旦综合、优化和布局布线中发现错误，设计 人员就需要修改VHDL语言程序，然后再次进行综合、优化和布局布线。 如此反复修改操作，需要花费大量的时间。因此在设计过程中，设计人 员往往先采用模拟器(或称为仿真器)对VHDL语言程序进行模拟(或称为 仿真)。这样做的目的是可以在设计的早期发现电路设计上的缺陷和错误， 从而节省电路设计的时间，缩短开发周期。
➢ (7)生成器件编程文件
➢ 生成器件编程文件的作用是将VHDL语言描述经过模拟、综合、优化和 布局布线的结果，经过一定的映射转化成一个器件编程所用的数据文件 格式。
vhdl语法
在VHDL语言里，不同类型的数据信号之间不能互 相赋值。当需要不同类型数据之间传递信息时，就需 要类型转换函数将其中的一种类型数据转换为另一中 数据类型后，再进行信号的传递。
• 1999年，IEEE又将数字模拟混合VHDL的版本作为工业标准， 即IEEE1076.3;
一、VHDL概述
VHDL与电路图设计电路的方式不同：
和电路图设计方式相比： （1）易于修改；
（2）设计能力更强；
（3）VHDL语言很方便：独立于器件设计；相同的程
序代码可以用于不同厂家生产的器件。
一、VHDL概述
设计范例：2输入与门
a b
c
电路真值表
a 0 1 0 1
b 0 0 1 1
c 0 0 0 1
一、VHDL 概述 IEEE; LIBRARY
USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; USE IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL; USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL; Entity and2 is Port( a : in bit; 双减号--为VHDL程序的 b : in bit; 注释符，类似C语言中的 //注释符。 c : out bit); End and2; --实体定义结束。
端口名
端口模式
数据类型
一、VHDL概述
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
（3）ARCHITECTURE定义区
实体的实现。即说明电路执行什么动作或实现功能。 定义格式： Architecture 结构体名 of 实体名 is
VHDL语言入门教程
VHDL语言入门教程VHDL是一种硬件描述语言，主要用于设计数字电路和系统。
它是由美国国防部门于1980年代初开发的，目的是为了改进电子设计自动化（EDA）工具的开发效率和设计文档的可重复性。
VHDL广泛应用于数字信号处理（DSP）、嵌入式系统、通信系统和各种ASIC（专用集成电路）和FPGA（现场可编程门阵列）的设计。
本教程将介绍VHDL的基础知识，包括语法、数据类型和常见的建模技术。
一、VHDL的语法VHDL的语法由标识符、关键字、运算符和分隔符组成。
其中，标识符用于给变量、信号和实体命名，关键字用于定义语言特定的操作，运算符用于数学和逻辑运算，分隔符用于分隔语句。
VHDL中的代码以一个实体（entity）的声明开始，然后是体（architecture）的声明，最后是信号声明和进程（process）的描述。
以下是一个简单的例子：```vhdlentity AND_gate isportA, B: in std_logic;C: out std_logicend entity AND_gate;architecture Behavior of AND_gate isbeginC <= A and B;end architecture Behavior;```在这个例子中，我们声明了一个名为AND_gate的实体，它有两个输入信号A和B，一个输出信号C。
然后我们定义了一个名为Behavior的体，它描述了AND门的行为：C等于A与B的逻辑与运算结果。
二、VHDL的数据类型VHDL支持许多数据类型，包括标量类型、数据类型、自定义类型和引用类型。
标量类型包括bit、bit_vector、integer、real、std_logic和std_ulogic等。
其中，bit_vector是一组连续的位，std_logic和std_ulogic用于表示单个信号。
数据类型是由标量类型和数组类型组成的。
数组类型可以是一维、二维或更高维的，用于存储多个数据。
(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硬件描述语言课件
通信系统
VHDL可用于设计通信系统中的协议和通信 协议处理器。
计算机体系结构
使用VHDL可以设计和分析计算机体系结构 中的各种模块和组件。
嵌入式系统
嵌入式系统的开发通常使用VHDL进行硬件 描述和模拟。
VHDL的优势
1 可靠性
VHDL的严格类型检查和静态分析使得设计更可靠、更易于维护。
VHDL的数据类型
VHDL支持多种数据类型，包括标量类型、数组类型、记录类型和文件类型。不同的数据类型用于描述 和操作不同的电路信号和数据。
VHDL的运算符和控制结构
VHDL提供了丰富的运算符和控制结构，用于对信号和数据进行处理和操作。这些运算符和控制结构使 得电路设计更加灵活和高效。
2 可复用性
VHDL支持模块化设计，使得设计和开发过程更加高效和可复用。
3 可扩展性
VHDL可以轻松地扩展到更复杂的电路设计，适应不断变化的需求。
VHDL的基本语法
VHDL的基本语法包括实体(en t i t y)声明、体(arch i t ec t u re)声明、信号(si g nal)声明和过程(p r o cess)声明。 这些语法元素用于描述和定义电路的行为和结构。
DL的历史
1
1 981 年
VHDL的早期设计由美国国防部开始开
1987年
2
发，旨在统一不同厂商的硬件描述语 言。
美国电子工程师协会（IEEE）正式发
布了VHDL的第一个标准。
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1 993 年
国际电工委员会（IEC）将VHDL作为 国际标准（IEC 61691）。
VHDL的应用领域
集成电路设计
第6章 VHDL硬件描述语言PPT课件
（7）设计灵活，修改方便。
第6章 VHDL硬件描述语言
用VHDL设计电路主要的工作过程是： 编辑 、编 译、功能仿真（前仿真）、综合 、布局、布线 、后仿 真（时序仿真）。
6.1.2 VHDL的基本结构
一个VHDL程序必须包括实体（ENTITY）和结构 体（ARCHITECTURE）。除实体和结构体外，多数程序 还要包含库和程序包部分。实体中定义了一个设计模块 的外部输入和输出端口，即模块（或元件）的外部特征， 描述了一个元件或一个模块与其他部分（模块）之间的 连接关系，可以看作是输入输出信号和芯片管脚信息。 结构体主要用来说明元件内部的具体结构，即对元件内 部的逻辑功能进行说明，是程序设计的核心部分。库是 程序包的集合，不同的库有不同类型的程序包。程序包 用来定义结构体和实体中要用到的数据类型、元件和子 5 程序等。
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第6章 VHDL硬件描述语言
6.1 VHDL概述
6.1.1 VHDL的特点
（1）作为HDL的第一个国际标准，VHDL具有很强的 可移植性。
（2）具有丰富的模拟仿真语句和库函数 。
（3）VHDL有良好的可读性，接近高级语言，容易理 解。
（4）系统设计与硬件结构无关。
（5）支持模块化设计。
（6）用VHDL完成的一个确定设计，可以利用EDA工 具自动地把VHDL描述转变成门电路级网表文件。
1．预定义数据类型
该类型是最常用、最基本的一种数据类型，在标准 程序包STANDARD和STD LOGIC_ 1164及其他程序包中 作了定义，已自动包含在VHDL源文件中，不必通过USE 语句进行显示调用。
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具体类型如下：
第6章 VHDL硬件描述语言
（1）整数类型（INTEGER）
VHDL详细语法教程
VHDL详细语法教程VHDL（Very High Speed Integrated Circuit HardwareDescription Language）是一种硬件描述语言，用于对数字电路进行描述、建模和仿真。
它是一种用于描述数字系统结构和行为的语言，广泛用于FPGA（Field Programmable Gate Array）和ASIC（ApplicationSpecific Integrated Circuit）设计中。
VHDL语言具有丰富的语法结构，可以描述数字系统的结构和行为，并可以进行仿真和综合。
下面是VHDL语言的详细语法教程：1. 实体声明（Entity Declaration）：VHDL代码的第一部分是实体声明，用于定义设计的接口和名称。
实体声明是设计的顶级结构，它包含输入输出端口的定义。
语法格式如下：```vhdlentity entity_name isportport_name : in/out type;port_name : in/out type;...end entity_name;```其中，entity_name为实体名称，port_name为端口名称，type为端口类型，in表示输入端口，out表示输出端口。
2. 结构体声明（Architecture declaration）：在实体声明后，需要定义该实体的结构和行为。
这一部分被称为结构体声明。
语法格式如下：```vhdlarchitecture architecture_name of entity_name issignal signal_name : type;...begin...end architecture_name;```3. 信号声明（Signal declaration）：信号用于在VHDL代码中传输数据。
通过信号声明，可以定义存储或传输数据的变量。
信号声明需要在结构体声明的前面进行。
语法格式如下：```vhdlsignal signal_name : type;```其中，signal_name为信号名称，type为信号类型。
第3章硬件描述语言VHDL基础
3.2.1 实体说明
1.类属说明语句(GENERIC) 类属说明语句必须放在端口说明语句之前，用以设定实体或元件 的内部电路结构和规模，其书写格式如下： GENERIC (常数名：数据类型[:=设定值]； ┇ 常数名：数据类型[:=设定值])； 例如：GENERIC (m:TIME:=5 ns);指定了结构体内m的值为5ns。
3.2.2 结构体
【例3-2】一个RS触发器的结构体的行为描述方式。 ARCHITECTURE rs_behav OF rsff IS BEGIN q<=NOT(qb AND set)； qb<=NOT(q AND reset)； END rs_behav； 是一个RS触发器的结构体的行为描述方式。
当卫式表达式为真时， BLOCK语句被执行，否则将 跳过BLOCK语句。在BLOCK 块中的信号传送语句前都要加 一个前卫关键词GUARDED， 以表明只有在条件满足时此语 句才会执行。
2. 进程(PROCESS)语句结构
例如，4位加法器作为一个设计实体的实体说明如下： ENTITY adder_ripple IS GENERIC (m: TIME:=5 ns); PORT(a,b: IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); q: OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); Cout: OUT STD_ LOGIC); END adder_ripple;
【例3-6】含卫式表达式的VHDL程序。 ENTITY dlatch IS PORT (d,clk:IN BIT； q,qb:OUT BIT)； END dlatch； ARCHITECTURE latch_guard OF dlatch IS BEGIN g1： BLOCK(clk=„1‟) BEGIN q<=GUARDED d AFTER 5ns； qb<GUARDED NOT(d) AFTER 5ns； END BLOCK g1； END latch_guard；
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语法概要
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硬件描述语言VHDL语法概要
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Chapter4 硬件描述语言VHDL语法概 要
§4.1 概述
§4.2 VHDL程序基本结构
§4.3 VHDL语言要素
§4.4 VHDL语言的基本描述语句
§4.5 不可综合性语句
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硬件描述语言VHDL语法概要
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§4.1 概述
结构体的三种描述形式
Structure描述(结构化描述) 描述该设计单元的硬件结构,即该硬件是如何构成的,类似于
数字电路中的逻辑图描述。 Date Flow描述(数据流描述)
是类似于寄存器传输级的方式描述数据的传输和变换，以 规定设计中的各种寄存器形式为特征，然后在寄存器之间插 入组合逻辑。与数字电路中的真值表描述相似。 Behavior Process描述(行为描述)
VHDL将一个设计（元件、电路、系统） 分为：
外部（可视部分、端口） 内部（不可视部分、内部功能、算法）
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硬件描述语言VHDL语法概要
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§4.1 概述
外部与内部： ports
器件或 子系统
ports
ports
ENTITY ARCHITECTURE
Process
Sequential Process
Process
Combinational Process
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component
硬件描述语言VHDL语法概要
ports
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2选1选择器的VHDL描述：
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硬件描述语言VHDL语法概要
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§4.1 概述
VHDL语言的一些基本特点：
• VHDL语言由保留关键字组成； • 一般，VHDL语言对字母大小写不敏感；
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硬件描述语言VHDL语法概要
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§4.1 概述
五、VHDL与其它硬件描述语言的比较
行为级 RTL级 门电路级
VHDL： 具有较强的系统级抽象描述能力，适合行为级和 RTL级的描述。设计者可不必了解电路细节，所作 工作较少，效率高。但对综合器的要求高，不易控 制底层电路的生成。IEEE标准，支持广泛。
RTL: Register Translate Level
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硬件描述语言VHDL语法概要
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§4.1 概述
Verilog HDL ： 系统级抽象描述能力比VHDL稍差；门级开关电路描
述方面比 VHDL 强。适合 RTL级和门电路级的描述。 设计者需要了解电路细节，所作工作较多。IEEE标准， 支持广泛。
ABEL、PALASM、AHDL(Altera HDL)：
系统级抽象描述能力差，一般作门级 电路描述。要 求设计者对电路细节有详细的了解。对综合器的性能 要求低，易于控制电路资源。支持少。
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硬件描述语言VHDL语法概要
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§4.1 概述
六、VHDL设计简述
VHDL主要用于描述数字系统的结构、行 为、功能和接口。
例外：‘ ’、“ ”所括的字符、字符串； • 每条VHDL语句由一个分号（；）结束； • VHDL语言对空格不敏感，增加可读性； • 在“--”之后的是VHDL的注释语句； • VHDL有以下描述风格：
行为描述； 数据流（寄存器传输RTL）描述； 结构化描述；
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§4.1 概述
一、什么是VHDL？
VHDL： VHSIC (Very High Speed Integrated Circuit) Hardware Description Language 超高速集成电路硬件描述语言
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§4.1 概述
二、VHDL的历史
只描述所希望电路的功能或者电路行为（输入输出间转换 的行为），而没有指明或涉及实现这些行为的硬件结构。与 数字电路中的逻辑表达式描述相似。
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硬件描述语言VHDL语法概要
行为级别的描述。描述简洁，效率高。 VHDL描述与实现工艺无关。 电原理图描述需给出完整、具体的电路结构
图，不能进行抽象描述。描述繁杂，效率低。 电原理图描述与实现工艺有关。
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硬件描述语言VHDL语法概要
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§4.1 概述
四、VHDL语言特点
1、VHDL具有强大的语言结构，系统硬件描述能 力强、设计效率高；具有较高的抽象描述能力。 如：一个可置数的16位计数器的电原理图：
80年代初由美国国防部在实施超高速集成电 路（VHSIC）项目时开发的。
1987年由 IEEE 协会批准为 IEEE 工业标准， 称为 IEEE1076-1987。
各EDA公司相继推出支持VHDL的设计环境。 1993年被更新为 93 标准，即IEEE1076-1993。 进一步提高抽象描述层次，扩展系统描述能力。
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硬件描述语言VHDL语法概要
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§4.1 概述
三、VHDL的作用
1、VHDL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） VHDL是电子系统设计者和 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。
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硬件描述语言VHDL语法概要
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§4.1 概述
2、VHDL与C、C++的比较： C、C++ 代替汇编等语言 VHDL 代替原理图、逻辑状态图等
3、VHDL与电原理图描述的比较： VHDL具有较强的抽象描述能力，可进行系统
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硬件描述语言VHDL语法概要
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用VHDL描述的可置数16位计数器：
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硬件描述语言VHDL语法概要
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§4.1 概述
2、VHDL语言可读性强，易于修改和发现错误。 3、VHDL具有丰富的仿真语句和库函数，可对
VHDL源代码进行早期功能仿真，有利于大 系统的设计与验证。 4、VHDL设计与硬件电路关系不大。 5、VHDL设计不依赖于器件，与工艺无关 。 6、移植性好。 7、VHDL体系符合TOP-DOWN和CE（并行工程）设计 思想。 8、VHDL设计效率高，产品上市时间快，成本低。 9、易于ASIC实现。