VHDL硬件描述语言(2.1)

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VHDL硬件描述语言

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b. 类型参数说明 必须放在端口说明前面,用于指定参数。 c. 端口说明格式 PORT( 端口名{,端口名}: 方向 端口名{,端口名}: 方向 数据类型名; 数据类型名);
其中, 方向—— IN OUT INOUT BUFFER LINKAGE 输入 输出 双向 输出 不指定方向
注意: * OUT 结构选体中不能再用; * BUFFER 结构选体中能再用。
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二、VHDL程序的基本结构
* 一个完整的VHDL语言程序通常包含: 实体、 结构体、库、包集合和配置五个部分 a. 实体(Entity) ——用于描述所设计系统或单元的外部接口信号; b. 结构体(Architecture) —— 用于描述所设计系统或单元内部的结构和行为。
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c. 库(Librrary) —— 用于存放已经编译的实体、结构体、包集合和配置。 库可由用户生成或由ASIC芯片制造商提供,以便于 在设计中为大家所共享; d. 包集合(Package) —— 用于存放各设计模块都能共享的数据类型、常数和子 程序等; e. 配置(Configuration) —— 用于从库中选取所需单元来组成系统设计的不同版本; 这个部分有时可以没有。
实体
结构体
a b
&
y
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3.库
—— 库(Library)是经编译后的数据的集合,它存放包 集合定义、实体定义、结构体定义和配置定义。 a. 在VHDL语言中,库的说明总是放在设计单元的最前面, 书写格式为: LIBRARY 库名 ; 注意:
- 在设计时可以直接使用库中的数据。 - 设计者可以共享已经编译过的设计结果。 - 库和库之间是独立的,不能互相嵌套。
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i 结构描述: 描述该设计单元的硬件结构。主要用配置指定语句及元 件例化语句描述元件的类型及元件的互连关系。 ii 行为描述: 描述该设计单元的功能,主要用函数,过程和进程语句, 以算法形式描述数据的变换和传送。 iii 数据流方式/RTL描述: 以类似于寄存器传输级(RTL)的方式描述数据的传输 和变换,主要用并行信号赋值语句,显式表示该设计单 元的行为, 隐式表示了该设计单元的结构。

硬件描述语言VHDL基本概念

硬件描述语言VHDL基本概念
这里名称是指端口的信号名称,所以 信号关键字SIGNAL可以省略,信号名称 必须使用合法的标识符,当多个端口的 信号模式和信号类型都相同时,可以一 起声明。
信号模式表示端口的数据流向,有以下五 种:IN(流入实体)、OUT(流出实体)、 INOUT(双向端口)、BUFFER(带有反馈的 输出端口,该端口只能有1个驱动源)和 LINKAG(无特定方向)。
20世纪70年代末至80年代初,美国国防部提出了 VHSIC(Very High Speed Integrated Circuit)计划, 其目标是为了开发新一代集成电路。
为了配合这一计划,1983年美国国防部与TI公司、 IBM公司和Intermerics公司联合签约,开发VHSIC HDL,即VHDL。在1985年开发小组发布了最后版本 VHDL V7.2,同时开始着手标准化工作,到1987年12月, VHDL经过多次修改后,被IEEE接受为第一个标准HDL, 即IEEE Std 1076-1987。
目前公布的最新VHDL标准版本是
IEEE Std 1076-2008。
2.2 1位全加器的描述实例
1位全加器有3个输入端a、b、c_in和 2个输出端sum、c_out。
它是由2个半加器和1个或门构成。
a
sum
b
全加器
a
temp_sum
sum
U1
U2
b 半加器
半加器 temp_c2
c_in
c_out c_in
1个设计实体由1个实体声明和若干个结构 体组成。实体声明是设计实体的接口部分,它 表示设计实体对外部的特征信息;结构体是设 计实体的实现方案描述。
1个设计实体中的若干个结构体,分别代表 同一实体声明的不同实现方案。

VHDL语言介绍

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硬件描述语言与数字逻辑电路设计(第五版)侯伯亨章 (2)

VHDL硬件描述语言与数字逻辑电路设计(第五版)侯伯亨章 (2)

第2章 数字系统的算法描述
2.乘法器 乘法器可实现的算法很多。2个4位数乘法的运算过程如表 2-1所示。
第2章 数字系统的算法描述
表中有一个9位寄存器,低4位存放乘数。如果乘数的最低 位(寄存器的最低位)为“1”,则将被乘数加到寄存器的b4~ b7位上;如果为“0”,则不作加法,然后向右移一位。再重 复上述过程,直至将乘数全部移出9位寄存器为止(此例中要移 4位)。将这种算法的运算过程用算法流程图来描述,如图27(a)所示,与该算法流程图对应的硬件电路框图如图2-7(b)所 示。
第2章 数字系统的算法描述
2.2 状态机及算法状态机图描述
众所周知,数字系统由控制单元和处理单元两大部分组成。 控制单元在统一的同步时钟控制下,严格按照一定的时间关系 输出控制信号;处理单元一步一步地完成整个数字系统的操作。 这种工作过程用算法流程图是无法正确描述的。 面介绍一种用于描述控制器工作过程的方法,即算法状态机图 (Algorithmic State Machine Flowchart,ASM图)描述方法。
说明该工作框所对应的硬件操作内容及对应的输出信号。
图2-2 工作框
第2章 数字系统的算法描述
(a) 工作框;(b) 对应的逻辑电路 图2-3 工作框与硬件之间的对应关系
第2章 数字系统的算法描述
通常算法流程图与硬件功能有极好的对应关系。也就是说, 一个工作框的功能应该很容易地映射成为一个较基本的逻辑电 路。图2-3(a)描述两个二进制数a和b相加,其结果为输出c的 工作框;图2-3(b)则是实现该工作框功能的逻辑电路。在设计 数字系统时,如用算法流程图描述其功能,则总要经历由粗至 细逐步细化的过程。所以,在数字系统描述的初期,一个工作 框的功能不一定完全能用一个逻辑电路来实现。但是,随着描 述的逐步细化,设计者应考虑每一个工作框的可实现性,只有 这样,算法流程图最后才能被综合成逻辑电路。

VHDL硬件描述语言.

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非法的名称
ill__egle、_illegle、illegle_、2bad、ill
egle、ill/egle
特殊的名称
\74LS04\、\vhdl\、\VHDL\
信号模式 每个端口信号都必须规定信号模式; 信号模式规定信号流动的方向; in out 输入端口 输出端口
inout
buffer
双向端口
VHDL硬件描述语言 Very high speed integration circuits HDL
起源: 1985年,美国国防部提出计划; 1987年成为IEEE1076标准; 1993年进一步修订完善; 是目前标准化程度最高,适应性最广的 HDL语言;
VHDL硬件描述语言 Very high speed integration circuits HDL
简单的实体 entity entity-name is port (signal-name : mode signal-type; …… signal-name : mode signal-type); end entity-name;
比较复杂的实体
ENTITY 实体名 IS
GENERIC语句;
PORT语句;
(BEGIN
决断语句、过程调用、进程说明等)
END 实体名;
VHDL的实体: entity 要点:
实体以 entity
实体名
is
开始;
以end 实体名; 结束; 实体的主要内容为端口(port)说明, 其中主要包括: 实体名、信号名、信号模式、信号类型
实体名称和信号名称 每个实体在设计中对应一个电路模块,
s : in std_logic;
y : out std_logic);

利用VHDL实现(2,1,2)卷积码编码

利用VHDL实现(2,1,2)卷积码编码

专业课程设计报告题目:利用VHDL实现(2,1,2)卷积码编码姓名:专业:通信工程班级学号:同组人:指导教师:南昌航空大学信息工程学院20 17 年6 月27 日专业课程设计任务书2016-2017学年第 2 学期第 17 周- 19 周摘要在现代数字通信中,为降低数据传输的误码率,提高通信质量及其可靠性,常在通信中采用纠错编码技术。

其中卷积码就是一种具有较强纠错能力的纠错码。

由于Vitebrbi译码算法比较容易实现,卷积码得到了广泛应用。

本课题简明地介绍了用EDA技术实现卷积码编码器的实现。

卷积码纠错性能常常优于分组码,是一种性能优越的信道编码。

由于码字之间的相关性,其编码器要利用移位寄存器来存储状态。

随着纠错编码理论研究的不断深入,卷积码的实际应用越来越广泛。

卷积码作为通信系统中重要的编码方式,以其良好的编码性能,合理的译码方式,被广泛应用。

本文在阐述卷积码编码器基本工作原理的基础上,给出了(2,1,2)卷积编码器的VHDL设计,在QuartusⅡ环境下进行了波形功能仿真,并下载到EP1C6T144C8N芯片上进行验证,最终实现输入四位序列,编码输出八位通过指示灯显示。

关键词:卷积码QuartusⅡEP1C6T144C8N目录:摘要 (4)目录: (5)第一章系统设计要求 (6)1.1系统设计要求 (6)第二章系统组成与工作原理 (6)2.1系统组成 (6)2.2编码器设计原理 (6)2.2.1结构图法描述编码器 (7)2.2.2(2,1,2)卷积码的状态转移图 (8)第三章编码器设计方案与对比选择 (9)第四章 VHDL语言实现及仿真调试 (10)4.1编码器电路设计 (10)4.2VHDL描述编码器 (11)4.2调试 (12)第五章 FPGA编程下载 (15)第六章实验心得 (16)参考文献 (17)第一章系统设计要求1.1系统设计要求1.设计一个(2,1,2)卷积码编码器。

2.在FPGA上用VHDL硬件描述语言实现上述编码器和译码器。

硬件描述语言

硬件描述语言

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architecture
inhabit_arch of inhibit is 一结构体定义 begin z<='1' when x='1' and y='0' else '0'; end;
下面请看演示

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5.1 VHDL概述

(2)VHDL的并发性 计算机软件程序一般按书写的顺序依次执行, 而VHDL却具有并发性。VHDL的并发性体现在 两个方面,首先在使用VHDL进行数字电路设计 时存在并发性,即VHDL支持设计分解,可使被 分解的各个子部分的设计并行完成。一个模型 的设计主要由3部分组成:元件库部分—USE说 明区:实体部分—确立模型与环境的接口;结 构体部分—描述元件的行为或功能,为模型生 成测试向量,并捕获模型输出信号状态以供分 上一页 下一页 返回 析。
5.2 VHDL的程序结构
【例5-2】一个与门电路的VHDL程序 library ieee; use ieee.std_logic_1164.all; 一 打开需要用到的库 entity inhibit is 一实体(端口)说明 port( x,y:in std_logic; z:out std_logic); end inhibit;
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5.1 VHDL概述
VHDL是为数字电路的建模和模拟
(simulation)而制定的,是一种面向模拟、 针对硬件的语言。它的语法中有许多方面 均考虑到模拟与硬件的因素,包括VHDL的 硬件相关结构、并发特征和混合级描述以 及混合级模拟。
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。

第2章 VHDL语言基础

第2章 VHDL语言基础

End 实体名;
端口名
端口模式
数据类型
(2)ENTITY
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
二输入与门电路设计范例
Library std; Use std.standard.all;
(4)CONFIGURATION定义区
定义格式: Configuration 配置名 of 实体名 is for 选用的结构体名 end for; end configuration 配置名 ;
二输入与门电路设计范例
a c
b电Leabharlann 真值表abc
0
0
0
1
0
0
0
1
0
1
1
1
二输入与门电路设计范例
Architecture Na of and2 is
‘1’; 符号<=为信号直接赋值符。
End Na;
--结构体Na
Architecture Nb of and2 is
Begin
c <= a and b;
--and 为逻辑与操作
End Nb; --结构体Nb
Library ieee; Use ieee.std_logic_1164.all;
Entity half_adder is Port( x,y : in std_logic;sum,carry : out hlf_adder); End half_adder;
(4)CONFIGURATION定义区
一个完整VHDL电路设计必须有一个实体 和对应的结构体,即实体和结构体对构成一个 完整的VHDL设计。

《VHDL硬件描述语言》课程教学大纲

《VHDL硬件描述语言》课程教学大纲

《VHDL硬件描述语言》课程教学大纲课程代码:ABJD0414课程中文名称: VHDL硬件描述语言课程英文名称:Very-High-Speed Integrated Circuit HardwareDescription Language课程性质:必修课程学分数:2学分课程学时数:32学时授课对象:自动化专业本课程的前导课程:电路,模拟电子,C语言程序设计一、课程简介本课程是电类专业的专业基础课,要求学生通过本课程的学习和实验,初步掌握常用EDA工具的使用方法、FPGA的开发技术以及VHDL语言的编程方法。

能比较熟练地使用QuartusII等常用EDA软件对FPGA和CPLD作一些简单电路系统的设计,同时能较好地使用VHDL语言设计简单的逻辑电路和逻辑系统,学会行为仿真、时序仿真和硬件测试技术,为现代EDA工程技术的进一步学习,ASIC器件设计以及超大规模集成电路设计奠定基础。

作为一门专业基础课,除了为现代电子线路课程,软件无线电课程奠定理论和实践方面的基础外,还是其他一些课程的先修课,如微电子导论、现代ASIC设计、硬件描述语言仿真/综合器设计、大规模集成电路设计等。

二、教学基本内容和要求(一)概论介绍现代EDA技术,VHDL概况,介绍自顶向下的系统设计方法以及FPGA和CPLD的基本技术,要求对现代EDA技术及实现工具的使用方法和发展情况有一初步了解。

重点与难点:EDA技术的设计工具(二)EDA设计流程及工具首先介绍基于EDA软件的FPGA/CPLD开发流程和ASIC设计流程,然后分别介绍与这些设计流程中各环节密切相关的EDA工具软件,最后简述QuartusII的基本情况和IP。

重点与难点:EDA仿真设计流程。

(三)FPGA/CPLD结构与应用主要介绍几类常用的大规模可编程逻辑器件的结构和工作原理。

对CPLD的乘积项原理和FPGA的查找表原理分别进行剖析。

最后介绍相关的编程下载和测试技术。

重点与难点:FPGA/CPLD的工作作原理及编程技术。

vhdl语言

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与硬件描述语言

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。

VHDL硬件描述语言(入门简述)

VHDL硬件描述语言(入门简述)
THE AFFILIATED HOSPITAL OF LUZHOU MEDICAL COLLEGE
VHDL
Very High Speed Integrated Circuit Hardware
Description Language 超高速集成电路硬件描述语言
Verilog HDL
Verilog Hardware Description Language Verilog硬件描述语言
【例】 PORT (a,b: IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); q: OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); cout: OUT STD_LOGIC);
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2019/11/27
说明:
端口名是输入输出信号的名字。 泸医附院
THE AFFILIATED HOSPITAL OF LUZHOU MEDICAL COLLEGE
结构、功能等。 BEGIN后开始结构和功能的描述。
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2019/11/27
【例3-2】一个RS触发器的结构体(数据流描述方式)
泸医附院
THE AFFILIATED HOSPITAL OF LUZHOU MEDICAL COLLEGE
ARCHITECTURE rs OF rsff IS BEGIN q<=NOT(qb AND set); qb<=NOT(q AND reset); END rs;
大写,用户自定义部分用小写。
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2019/11/27
泸医附院
本节三方面内容 THEAFFILIATED HOSPITAL OF
LUZHOU MEDICAL COLLEGE
3.2.1 实体说明 3.2.2 结构体 3.2.3 程序包、库及配置

VHDL语言PPT课件

VHDL语言PPT课件
VHDL的设计单元
VHDL的设计单元
Entity(实体) 用来说明模型的外部输入输出特征
Architecture(构造体) 用来定义模型的内容和功能
每一个构造体必须有一个实体与它相对应,
所以两者一般成对出现,有时一个实体对应
多个构造


实体
类似一个“黑盒”,实体描述了“黑盒”的输 入输出口
黑盒
rst d[7:0] clk
q[7:0] co
实体举例
ENTITY black_box IS Generic ( m: TIME := 10ns;);
PORT (关键字
clk类, r属st:参量IN std_logic;
端d:口定义 IN std_logic_vector(width DOWNTO 0);
1996年,IEEE-1076.3成为VHDL综合标准
与其他的硬件描述语V言相H比D,LV特HD点L具有更强的行为描述能

VHDL丰富的仿真语句和库函数,使得在设计的早期就能查 验设计系统的功能可行性,随时可对设计进行仿真模拟
VHDL语句的行为描述能力和程序结构决定了他具有支持大 规模设计的分解和已有设计的再利用功能
第二章 VHDL 语言
2.1 VHDL概述 2.2 VHDL的设计单元 2.3 VHDL的基本语法结构 2.4 VHDL语言程序的高级特性 2.5 实例解析
2.1 VHDL概述
VHDL 概述
VHDL的含义
VHSIC (Very High Speed Integrated Circuit) Hardware Description Language
Place/Route
Test Vectors

vhdl硬件描述语言

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。

硬件描述语言(VHDL)

硬件描述语言(VHDL)
FOR 元件标号:元件名 USE ENTITY 库名.实体名[(结构名)];

(1)体内配置指定

(2)体外配置说明
由于体外配置语句是一个独立的编译单位, 故需给它指定一个单位名—配置名。实体 名和结构体名为需对例元做配置的实体及 相应的结构体。

(3)直接例化

二. VHDL语言的数据对象,数据类型
TYPE week IS(sum,mon,tue,wed,thu,fri,sat);
2.整数,实数(Integer,Real)类型 格式:TYPE 数据类型名 IS 数据类型定义约束范围
TYPE twos IS INTEGER RANGE –32768 TO 32767; TYPE voltage IS REAL RANGE 0.0 TO 10.0;



结构体的子结构描述:
BLOCK,PROCESS,SUBPROGRAM三种语句结构
1. BLOCK语句结构描述
格式: 块结构名: BLOCK BEGIN ….
END BLOCK 块结构名;
在对程序进行仿真时,BLOCK语句中所描述的各个语 句是可以并发执行的,它与书写顺序无关。 卫式BLOCK语句的格式::BLOCK [卫式布尔表达式]; 当卫式布尔表达式为真时,BLOCK语句执行。
为了能重复使用这些函数和过程,这些程 序通常组织在包集合库中。 (1)多个过程和函数汇集在一起就构成一个 包集合(Package)。 (2)n个包集合汇集在一起就形成一个库 (Library)。


(三) 包集合,库及配置
1.库(Library):它是一个经过编译后的数据的集合, 存放包集合EE库,STD库,ASIC矢量库, WORK库,用户定义库。
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例1: …… L2: loop a:=a+1; exit L2 when a >10; end loop L2; ……
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2)for … loop 语句 ) [标号]:for 循环变量 in 离散范围 顺序处理语句; end loop [标号]; loop
特点: ①循环变量是 loop 内部自动声明的局部量,仅 在 loop 内可见;不需要指定其变化方式。 ②离散范围必须是可计算的整数范围: 整数表达式 to 整数表达式 整数表达式 downto 整数表达式
15
例:用case 语句描述四选一电路
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例:case 语句的误用 signal value : integer range 0 to 15 ; signal out_1 : bit ; case value is -- 缺少 when条件语句 end case ; 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 ; 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 ;
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BEGIN PROCESS( A ) BEGIN CASE A(3 DOWNTO 0) IS WHEN "0000" => LED7S <= "0111111" ; -- X"3F"'0 WHEN "0001" => LED7S <= "0000110" ; -- X"06"'1 WHEN "0010" => LED7S <= "1011011" ; -- X"5B"'2 WHEN "0011" => LED7S <= "1001111" ; -- X"4F"'3 WHEN "0100" => LED7S <= "1100110" ; -- X"66"'4 WHEN "0101" => LED7S <= "1101101" ; -- X"6D"'5
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例:用 for … loop 语句描述的8位奇校验电路
LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; ENTITY P_CHECK IS PORT (a:IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0); Y:OUT STD_LOGIC); END P_CHECK; ARCHITECTURE ART OF P_CHECK IS BEGIN PROCESS(A) variable TMP:STD_LOGIC; BEGIN TMP:='1';
9
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;
20
例2:2输入的与门电路描述
library ieee; use ieee.std_logic_1164.all; entity and22j is port(a:in std_logic; b:in std_logic; y:out std_logic); end and22j; architecture behave of and22j is begin p1:process(a,b)
5.3 VHDL顺序语句(Sequential) 顺序语句( 顺序语句 )
ENTITY
ARCHITECTURE Process Process ports
Sequential Process Combinational Process
ports
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
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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;
5.3.1 转向控制语句 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。 分为五种: if 语句、case 语句、 loop 语句、next 语句、 exit 语句
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1、 if 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 ) 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)
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例1:七段数码管驱动电路(电子时钟的 :七段数码管驱动电路(电子时钟的DISP) ) LIBRARY IEEE ; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL ; ENTITY segment7 IS PORT ( A : IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0) ; LED7S : OUT STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0) ) ; END ; ARCHITECTURE one OF segment7 IS
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Байду номын сангаас
WHEN "0110" => LED7S <= "1111101" ; -- X"7D"'6 WHEN "0111" => LED7S <= "0000111" ; -- X"07"'7 WHEN "1000" => LED7S <= "1111111" ; -- X"7F"'8 WHEN "1001" => LED7S <= "1101111" ; -- X"6F"'9 --WHEN "1010" => LED7S <= "1110111" ; -- X"77"'10 --WHEN "1011" => LED7S <= "1111100" ; -- X"7C"'11 --WHEN "1100" => LED7S <= "0111001" ; -- X"39"'12 --WHEN "1101" => LED7S <= "1011110" ; -- X"5E"'13 --WHEN "1110" => LED7S <= "1111001" ; -- X"79"'14 --WHEN "1111" => LED7S <= "1110001" ; -- X"71"'15 WHEN OTHERS => NULL ; END CASE ; END PROCESS ; END ;
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variable comb:std_logic_vector(1 downto 0); begin comb:=a & b; case comb is when "00"=>y<='0'; when "01"=>y<='0'; when "10"=>y<='0'; when "11"=>y<='1'; when others=>y<='X'; end case; end process p1; end behave;
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寄存器传输级 描述形式
例3:2输入的与门电路描述
library ieee; use ieee.std_logic_1164.all; entity and22 is port(a:in std_logic; b:in std_logic; y:out std_logic); end and22; architecture behave of and22 is begin y<=a and b;
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条件改为时钟沿,则生成 D触发器:
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2)if 语句的二选择控制 ) 格式: if 条件 then 顺序处理语句; else 顺序处理语句; end if ; 用条件来选择两条不同程序执行的路径。
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