顺序语句
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3.4 VHDL顺序语句（Sequential）
ENTITY ARCHITECTURE
Process
Sequential Process
Process
Sequential Process component
硬件执行：并发执行（VHDL本质） 仿真执行：顺序执行、并发执行 分为两大类：顺序（Sequential）描述语句 并发（Concurrent）描述语句
3) If语句的多选择控制 if语句的多选择控制又称为if语句的嵌套。 格式： IF 条件句 THEN
顺序语句 ELSIF 条件句 THEN 顺序语句}； . . ELSIF 条件句 THEN 顺序语句； ELSE 顺序语句； END IF;
典型电路是多选一（四选一）电路:
library ieee; use ieee.std_logic_1164.all; entity mux4 is port(input : in std_logic_vector(3 downto 0); sel : in std_logic_vector(1 downto 0); y : out std_logic ); end mux4; Architecture rt1 of mux4 is Begin process(input,sel) begin if (sel=“00”) then y<=input(0); elsif (sel=“01”) then y<=input(1); elsif (sel=“10”) then y<=input(2); else y<=input(3); end process; end rt1;
process (s4,s3,s2,s1) begin sel<=0; if s1=‘1’ then sel<=sel+1; elsif s2=‘1’ then sel<=sel+2; elsif s3=‘1’ then sel<=sel+4; elsif s4=‘1’ then sel<=sel+8; else null; end if;
architecture art of coder is begin process(input) begin if input(7)=‘0’ then output<=“000”; elsif input(6)=‘0’ then output<=“001”; elsif input(5)=‘0’ then output<=“010”; elsif input(4)=‘0’ then output<=“011”;
2. 变量赋值与信号赋值
变量与信号的差异： 1）赋值方式的不同： 变量：=表达式； 信号＜=表达式； 2）硬件实现的功能不同： 信号代表电路单元、功能模块间的互联， 代表实际的硬件连线； 变量代表电路单元内部的操作，代表暂存 的临时数据。
3）有效范围的不用： 信号：程序包、实体、结构体；全局量。 变量：进程、子程序；局部量。
用case语句描述四选一电路：
LIBRARY IEEE； USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL； ENTITY MUX41 IS PORT(S1，S2： IN STD_LOGIC； A，B，C，D：IN STD_LOGIC； Z： OUT STD_LOGIC)； END ENTITY MUX41； ARCHITECTURE ART OF MUX41 IS SIGNAL S ：STD_LOGIC_VECTOR(1 DOWNTO 0)； BEGIN S<=S1 & S2；
VHDL主要描述语句 VHDL主要描述语句
在结构体 （ARCHITECTURE） ） 中 执行的语句 硬件 描述 的特 点
并行处理语句
(Sequential Statements)来自百度文库
顺序处理语句
(Concurrent Statements)
在进程（ 在进程（PROCESS） ） 函数（ 函数（FUNCTION） ） 过程（ 过程（PROCEDURE） ） 中执行的语句
If 条件 then 顺序处理语句； end if;
例： if (ena=“1”) then q<=d; end if; 综合后生成锁存器（latch）
LATCH d ena ENA D Q q
2). if语句的二选择控制 格式： IF 条件句 THEN 顺序语句 ELSE 顺序语句； END IF； 用条件来选择两条不同程序执行的路径。
例：case语句的误用 signal value :integer range 0 to 15; signal out_1:bit; case value is end case; ---缺少when条件语句
case value is ---分支条件不包含2到15 when 0 =>out_1<=‘1’; when 1 =>out_1<=‘0’; end case
PROCESS(S1，S2，A，B，C，D) BEGIN CASE S IS WHEN "00"=>Z<=A； WHEN "01"=>Z<=B； WHEN "10"=>Z<=C； WHEN "11"=>Z<=D； WHEN OTHERS =>Z<='X'； END CASE； END PROCESS； END ART；
elsif input(3)=‘0’ then output<=“100”; elsif input(2)=‘0’ then output<=“101”; elsif input(1)=‘0’ then output<=“110”; else output<=“111”; end if; end process; end art;
高级 语言 的特 点
顺序描述语句： 执行(指仿真执行)顺序与书写顺序基本一 致，与传统软件执行语言的特点相似。顺序 语句只能用在进程与子程序中。 可描述组合逻辑、时序逻辑。 常用的顺序描述语句： 赋值语句；if语句；case语句；loop语句； next语句；exit语句；子程序；return语 句；wait语句；null语句。
case value is ---在5到10上发生重叠 when 0 to 10 => out_1<=‘1’; when 5 to 15 => out_1<=‘0’; end case;
例：根据输入确定输出值 library ieee; use ieee.std_logic_1164.all; entity mux41 is port(s4,s3,s2,s1 : in std_logic; z4,z3,z2,z1 : out std_logic); end mux41; Architecture art of mux41 is signal sel:integer range 0 to 15; begin
其中的分支条件可有以下的形式： when 值 => 顺序处理语句； when 值 to 值 => 顺序处理语句； when 值|值|值|…|值 => 顺序处理语句； 以上三种方式的混合： When others => 顺序处理语句；
case语句使用注意： 语句使用注意： 语句使用注意 1）分支条件的值必须在表达式的取值范围 内； 2）两个分支条件不能重叠； 3）case语句执行时必须选中，且只能选中 一个分支条件。 4） 如果没有others分支条件存在，则分支 条件必须覆盖表达式所有可能的值。对 std_logic, std_logic_vector数据类型要 特别注意使用others分支条件。
2. case语句 语句 case语句常用来表达描述总线或编码、译 码行为。可读性比if语句强。格式如下：
CASE 表达式 IS WHEN 分支条件 =>顺序 语句； WHEN 分支条件 =>顺序 语句； … WHEN 分支条件 =>顺序 语句； [ WHEN OTHERS =>顺 序语句；] END CASE；
mux4 input(3..0) y sel(1..0)
If_then_elsif语句中隐含了优先级别的判断， 最先出现的条件优先级最高，可用于设计具有 优先级的电路。如8-3优先级编码器。 library ieee; use ieee.std_logic_1164.all; entity coder is port(input : in std_logic_vector(7 downto 0); output : out std_logic_vector(2 downto 0)); end coder;
3.4.1 对象与赋值语句
1. VHDL中常用的 种对象： 中常用的5种对象 中常用的 种对象： 1) 简单名称，如my_var; 2) 索引名称，如my_array_var(3); 3) 片断名称，如my_array_var(3 to 6); 4) 记录域名，如my_record.a_field; 5)集合，如（my_var1,my_var2）. 所有对象均分为：变量和信号 对象：=表达式； ----变量赋值 对象＜=表达式； ----信号赋值 要求：表达式的值必须与对象的类型、宽度一致。
此描述的典型电路是二选一电路：
Architecture rt1 of mux2 is begin process(a,b,sel) begin if (sel=“1”) then y<=a; else y<=b; end if; end process; end rt1; a b sel 21mux A B S MULTIPLEXER y Y
例：信号赋值与变量赋值的比较 信号赋值： Architecture rt1 of sig is signal a,b : std_logic; Begin process(a,b) begin a<=b; b<=a; end process; End rt1; ----结果是a和b的值互换
变量赋值： Architecture rt1 of var is Begin process variable a,b: std_logic； begin a:=b; b:=a; end process; End rt1; ----结果是a和b的值都等于b的初值
ARCHITETURE {SIGNAL Declarations} Label1:PROCESS {VARIABLE Declarations} . . Label2:PROCESS {VARIABLE Declarations}
4) 赋值行为的不同： 信号赋值延迟更新数值、时序电路； 变量赋值立即更新数值、组合电路。 5）信号的多次赋值： a. 一个进程: 最后一次赋值有效 b. 多个进程: 多源驱动 线与、线或、三态
3.4.2 转向控制语句
转向控制语句通过条件控制开关决定是否执 行一条或几条语句，或重得执行一条或几条语 句，或跳过一条或几条语句。 分为5种： if语句、case语句、 loop语句、next语句、 exit语句
1. if语句 语句 if语句执行一序列的语句，其次序依赖于 一个或多个条件的值。 1）if语句的门闩控制
例：信号的多次赋值
Architecture rtl of ex is signal a : std_logic; Begin process(…) begin a<=b; … a<=c; end process; End rtl; End rtl; process(…) begin a<=c; … end process; Architecture rtl of ex is signal a : std_logic; Begin process(…) begin a<=b; … end process;
z1<=‘0’; z2<=‘0’; z3<=‘0’; z4<=‘0’; case sel is when 0=>z1<=‘1’; when 1|3=>z2<=‘1’; when 4 to 7|2=>z3<=‘1’; when others=>z4<=‘1’; end case; end process; end art;
ENTITY ARCHITECTURE
Process
Sequential Process
Process
Sequential Process component
硬件执行：并发执行（VHDL本质） 仿真执行：顺序执行、并发执行 分为两大类：顺序（Sequential）描述语句 并发（Concurrent）描述语句
3) If语句的多选择控制 if语句的多选择控制又称为if语句的嵌套。 格式： IF 条件句 THEN
顺序语句 ELSIF 条件句 THEN 顺序语句}； . . ELSIF 条件句 THEN 顺序语句； ELSE 顺序语句； END IF;
典型电路是多选一（四选一）电路:
library ieee; use ieee.std_logic_1164.all; entity mux4 is port(input : in std_logic_vector(3 downto 0); sel : in std_logic_vector(1 downto 0); y : out std_logic ); end mux4; Architecture rt1 of mux4 is Begin process(input,sel) begin if (sel=“00”) then y<=input(0); elsif (sel=“01”) then y<=input(1); elsif (sel=“10”) then y<=input(2); else y<=input(3); end process; end rt1;
process (s4,s3,s2,s1) begin sel<=0; if s1=‘1’ then sel<=sel+1; elsif s2=‘1’ then sel<=sel+2; elsif s3=‘1’ then sel<=sel+4; elsif s4=‘1’ then sel<=sel+8; else null; end if;
architecture art of coder is begin process(input) begin if input(7)=‘0’ then output<=“000”; elsif input(6)=‘0’ then output<=“001”; elsif input(5)=‘0’ then output<=“010”; elsif input(4)=‘0’ then output<=“011”;
2. 变量赋值与信号赋值
变量与信号的差异： 1）赋值方式的不同： 变量：=表达式； 信号＜=表达式； 2）硬件实现的功能不同： 信号代表电路单元、功能模块间的互联， 代表实际的硬件连线； 变量代表电路单元内部的操作，代表暂存 的临时数据。
3）有效范围的不用： 信号：程序包、实体、结构体；全局量。 变量：进程、子程序；局部量。
用case语句描述四选一电路：
LIBRARY IEEE； USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL； ENTITY MUX41 IS PORT(S1，S2： IN STD_LOGIC； A，B，C，D：IN STD_LOGIC； Z： OUT STD_LOGIC)； END ENTITY MUX41； ARCHITECTURE ART OF MUX41 IS SIGNAL S ：STD_LOGIC_VECTOR(1 DOWNTO 0)； BEGIN S<=S1 & S2；
VHDL主要描述语句 VHDL主要描述语句
在结构体 （ARCHITECTURE） ） 中 执行的语句 硬件 描述 的特 点
并行处理语句
(Sequential Statements)来自百度文库
顺序处理语句
(Concurrent Statements)
在进程（ 在进程（PROCESS） ） 函数（ 函数（FUNCTION） ） 过程（ 过程（PROCEDURE） ） 中执行的语句
If 条件 then 顺序处理语句； end if;
例： if (ena=“1”) then q<=d; end if; 综合后生成锁存器（latch）
LATCH d ena ENA D Q q
2). if语句的二选择控制 格式： IF 条件句 THEN 顺序语句 ELSE 顺序语句； END IF； 用条件来选择两条不同程序执行的路径。
例：case语句的误用 signal value :integer range 0 to 15; signal out_1:bit; case value is end case; ---缺少when条件语句
case value is ---分支条件不包含2到15 when 0 =>out_1<=‘1’; when 1 =>out_1<=‘0’; end case
PROCESS(S1，S2，A，B，C，D) BEGIN CASE S IS WHEN "00"=>Z<=A； WHEN "01"=>Z<=B； WHEN "10"=>Z<=C； WHEN "11"=>Z<=D； WHEN OTHERS =>Z<='X'； END CASE； END PROCESS； END ART；
elsif input(3)=‘0’ then output<=“100”; elsif input(2)=‘0’ then output<=“101”; elsif input(1)=‘0’ then output<=“110”; else output<=“111”; end if; end process; end art;
高级 语言 的特 点
顺序描述语句： 执行(指仿真执行)顺序与书写顺序基本一 致，与传统软件执行语言的特点相似。顺序 语句只能用在进程与子程序中。 可描述组合逻辑、时序逻辑。 常用的顺序描述语句： 赋值语句；if语句；case语句；loop语句； next语句；exit语句；子程序；return语 句；wait语句；null语句。
case value is ---在5到10上发生重叠 when 0 to 10 => out_1<=‘1’; when 5 to 15 => out_1<=‘0’; end case;
例：根据输入确定输出值 library ieee; use ieee.std_logic_1164.all; entity mux41 is port(s4,s3,s2,s1 : in std_logic; z4,z3,z2,z1 : out std_logic); end mux41; Architecture art of mux41 is signal sel:integer range 0 to 15; begin
其中的分支条件可有以下的形式： when 值 => 顺序处理语句； when 值 to 值 => 顺序处理语句； when 值|值|值|…|值 => 顺序处理语句； 以上三种方式的混合： When others => 顺序处理语句；
case语句使用注意： 语句使用注意： 语句使用注意 1）分支条件的值必须在表达式的取值范围 内； 2）两个分支条件不能重叠； 3）case语句执行时必须选中，且只能选中 一个分支条件。 4） 如果没有others分支条件存在，则分支 条件必须覆盖表达式所有可能的值。对 std_logic, std_logic_vector数据类型要 特别注意使用others分支条件。
2. case语句 语句 case语句常用来表达描述总线或编码、译 码行为。可读性比if语句强。格式如下：
CASE 表达式 IS WHEN 分支条件 =>顺序 语句； WHEN 分支条件 =>顺序 语句； … WHEN 分支条件 =>顺序 语句； [ WHEN OTHERS =>顺 序语句；] END CASE；
mux4 input(3..0) y sel(1..0)
If_then_elsif语句中隐含了优先级别的判断， 最先出现的条件优先级最高，可用于设计具有 优先级的电路。如8-3优先级编码器。 library ieee; use ieee.std_logic_1164.all; entity coder is port(input : in std_logic_vector(7 downto 0); output : out std_logic_vector(2 downto 0)); end coder;
3.4.1 对象与赋值语句
1. VHDL中常用的 种对象： 中常用的5种对象 中常用的 种对象： 1) 简单名称，如my_var; 2) 索引名称，如my_array_var(3); 3) 片断名称，如my_array_var(3 to 6); 4) 记录域名，如my_record.a_field; 5)集合，如（my_var1,my_var2）. 所有对象均分为：变量和信号 对象：=表达式； ----变量赋值 对象＜=表达式； ----信号赋值 要求：表达式的值必须与对象的类型、宽度一致。
此描述的典型电路是二选一电路：
Architecture rt1 of mux2 is begin process(a,b,sel) begin if (sel=“1”) then y<=a; else y<=b; end if; end process; end rt1; a b sel 21mux A B S MULTIPLEXER y Y
例：信号赋值与变量赋值的比较 信号赋值： Architecture rt1 of sig is signal a,b : std_logic; Begin process(a,b) begin a<=b; b<=a; end process; End rt1; ----结果是a和b的值互换
变量赋值： Architecture rt1 of var is Begin process variable a,b: std_logic； begin a:=b; b:=a; end process; End rt1; ----结果是a和b的值都等于b的初值
ARCHITETURE {SIGNAL Declarations} Label1:PROCESS {VARIABLE Declarations} . . Label2:PROCESS {VARIABLE Declarations}
4) 赋值行为的不同： 信号赋值延迟更新数值、时序电路； 变量赋值立即更新数值、组合电路。 5）信号的多次赋值： a. 一个进程: 最后一次赋值有效 b. 多个进程: 多源驱动 线与、线或、三态
3.4.2 转向控制语句
转向控制语句通过条件控制开关决定是否执 行一条或几条语句，或重得执行一条或几条语 句，或跳过一条或几条语句。 分为5种： if语句、case语句、 loop语句、next语句、 exit语句
1. if语句 语句 if语句执行一序列的语句，其次序依赖于 一个或多个条件的值。 1）if语句的门闩控制
例：信号的多次赋值
Architecture rtl of ex is signal a : std_logic; Begin process(…) begin a<=b; … a<=c; end process; End rtl; End rtl; process(…) begin a<=c; … end process; Architecture rtl of ex is signal a : std_logic; Begin process(…) begin a<=b; … end process;
z1<=‘0’; z2<=‘0’; z3<=‘0’; z4<=‘0’; case sel is when 0=>z1<=‘1’; when 1|3=>z2<=‘1’; when 4 to 7|2=>z3<=‘1’; when others=>z4<=‘1’; end case; end process; end art;