最新VHDL字符及數(shù)據(jù)類型

1、第四章第四章 vhdl字符及數(shù)據(jù)類型字符及數(shù)據(jù)類型14.1 vhdl文字文字4.1.1 數(shù)字?jǐn)?shù)字 整數(shù)：整數(shù)：整數(shù)都是十進(jìn)制的數(shù)，如：5， 678， 0， 156e2(=15600)， 45_23.14_287 (=4523.14287) 實(shí)數(shù)文：實(shí)數(shù)文：實(shí)數(shù)也都是十進(jìn)制的數(shù)，但必須帶有小數(shù)點(diǎn)，如：1.3.13.15， 88_670_551.453.1_909(=88670551.453.1909)，1.0，44.99e-2(=0.4499) 以數(shù)制基數(shù)表示的文字：以數(shù)制基數(shù)表示的文字：用這種方式表示的數(shù)由五個(gè)部分組成。signal d1,d2,d3,d4,d5, : integer rang

2、e 0 to 255;d1 = 110#170# ; - (十進(jìn)制表示，等于十進(jìn)制表示，等于 170)d2 = 16#fe# ; - (十六進(jìn)制表示，等于十六進(jìn)制表示，等于 254)d3.1 = 2#1111_1110#; - (二進(jìn)制表示，等于二進(jìn)制表示，等于 254)d4 = 8#376# ; - (八進(jìn)制表示，等于八進(jìn)制表示，等于 254)d5 = 16#e#e1 ; - (十六進(jìn)制表示，等于十六進(jìn)制表示，等于2#1110000#，等于，等于224) 物理量文字物理量文字(vhdl綜合器不接受此類文字)。如：60s (60秒秒)， 100m (100米米)， k (千歐姆千歐姆)， 17

3、7a (177安培安培)4.1.2 字符串字符串（1）文字字符串）文字字符串（2）數(shù)位字符串）數(shù)位字符串error ， both s and q equal to 1 ， x ， bb$cc b：二進(jìn)制基數(shù)符號(hào)，表示二進(jìn)制位：二進(jìn)制基數(shù)符號(hào)，表示二進(jìn)制位0或或1，在字符串中的，在字符串中的每位表示一個(gè)每位表示一個(gè)bit。o：八進(jìn)制基數(shù)符號(hào)，在字符串中的每一個(gè)數(shù)代表一個(gè)八進(jìn)制數(shù)，即代：八進(jìn)制基數(shù)符號(hào)，在字符串中的每一個(gè)數(shù)代表一個(gè)八進(jìn)制數(shù)，即代表一個(gè)表一個(gè)3.1位位(bit)的二進(jìn)制數(shù)。的二進(jìn)制數(shù)。x：十六進(jìn)制基數(shù)符號(hào)：十六進(jìn)制基數(shù)符號(hào)(0f)，代表一個(gè)十六進(jìn)制數(shù)，即一，代表一個(gè)十六進(jìn)制數(shù)，即一個(gè)

4、個(gè)4位的二進(jìn)制數(shù)。位的二進(jìn)制數(shù)。data1 = b1_1101_1110 - 二進(jìn)制數(shù)數(shù)組，位矢數(shù)組長(zhǎng)度是二進(jìn)制數(shù)數(shù)組，位矢數(shù)組長(zhǎng)度是9data2 = o15 - 八進(jìn)制數(shù)數(shù)組，位矢數(shù)組長(zhǎng)度是八進(jìn)制數(shù)數(shù)組，位矢數(shù)組長(zhǎng)度是6data3.1 = xad0 - 十六進(jìn)制數(shù)數(shù)組，位矢數(shù)組長(zhǎng)度是十六進(jìn)制數(shù)數(shù)組，位矢數(shù)組長(zhǎng)度是12data4 = b101_010_101_010 - 二進(jìn)制數(shù)數(shù)組，位矢數(shù)組長(zhǎng)度是二進(jìn)制數(shù)數(shù)組，位矢數(shù)組長(zhǎng)度是12data5 = 101_010_101_010 -表達(dá)錯(cuò)誤，缺表達(dá)錯(cuò)誤，缺b。data6 = 0ad0 -表達(dá)錯(cuò)誤，缺表達(dá)錯(cuò)誤，缺x。4.1.3 標(biāo)識(shí)符標(biāo)識(shí)符下標(biāo)名下

5、標(biāo)名格式：格式： 標(biāo)識(shí)符標(biāo)識(shí)符(表達(dá)式表達(dá)式) 規(guī)則：規(guī)則：l有效的字符：包括有效的字符：包括26個(gè)大小寫英文字母，數(shù)字包括個(gè)大小寫英文字母，數(shù)字包括09 以及下劃線以及下劃線“_”l l任何標(biāo)識(shí)符必須以英文字母開頭。任何標(biāo)識(shí)符必須以英文字母開頭。l l必須是單一下劃線必須是單一下劃線“_”，且其前后都必須有英文字母或數(shù)字。，且其前后都必須有英文字母或數(shù)字。l l標(biāo)識(shí)符中的英語(yǔ)字母不分大小寫。標(biāo)識(shí)符中的英語(yǔ)字母不分大小寫。l l允許包含圖形符號(hào)允許包含圖形符號(hào)(如回車符、換行符等如回車符、換行符等)，也允許包含空格符。，也允許包含空格符。下例的兩個(gè)下標(biāo)名中一個(gè)是下例的兩個(gè)下標(biāo)名中一個(gè)是m m，

6、屬不可計(jì)算，另一個(gè)是，屬不可計(jì)算，另一個(gè)是，屬可計(jì)算的。，屬可計(jì)算的。signal a，b : bit_vector (0 to 3) ;signal m : integer range 0 to 3;signal y，z : bit ;y = a(m) ; - 不可計(jì)算型下不可計(jì)算型下標(biāo)表示標(biāo)表示z = b(3) ; - 可計(jì)算型下標(biāo)表示可計(jì)算型下標(biāo)表示4.2 數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)類型標(biāo)量型標(biāo)量型(scalar type)復(fù)合類型復(fù)合類型(composite type)(composite type)存取類型存取類型(access type)文件類型文件類型(files type)4.2.1 vhd

7、l的預(yù)定義數(shù)據(jù)類型的預(yù)定義數(shù)據(jù)類型1. 1. 布爾布爾(boolean)(boolean)數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)類型2. 2. 位位(bit)(bit)數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)類型3. 3. 位矢量位矢量(bit_vector)(bit_vector)數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)類型4. 4. 字符字符(character)(character)數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)類型5. 5. 整數(shù)整數(shù)(integer)(integer)數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)類型6. 6. 實(shí)數(shù)實(shí)數(shù)(real)(real)數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)類型7. 7. 字符串字符串(string)(string)數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)類型variable string_var : string (1 to

8、7 ) ;string_var := a b c d ；8. 8. 時(shí)間時(shí)間(time)(time)數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)類型4.2.1 vhdl的預(yù)定義數(shù)據(jù)類型的預(yù)定義數(shù)據(jù)類型4.2.3 其他預(yù)定義標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)類型其他預(yù)定義標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)類型1. 1. 無符號(hào)數(shù)據(jù)類型無符號(hào)數(shù)據(jù)類型(unsigned type)(unsigned type)2. 2. 有符號(hào)數(shù)據(jù)類型有符號(hào)數(shù)據(jù)類型(signed type)(signed type)4.2 數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)類型十進(jìn)制的8可以作如下表示：unsigned(1000)unsigned(1000)兩則無符號(hào)數(shù)據(jù)定義的示例：variable var : unsigned(0

9、to 10) ;variable var : unsigned(0 to 10) ;signal sig : unsigned(5 to 0) ;signal sig : unsigned(5 to 0) ;例如：signed(0101) signed(0101) 代表代表 +5+5，5 5signed(1011) signed(1011) 代表代表 5 54.2.4 數(shù)組類型數(shù)組類型4.2 數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)類型限定性數(shù)組限定性數(shù)組限定性數(shù)組定義語(yǔ)句格式如下：type type 數(shù)組名數(shù)組名is array (is array (數(shù)組范圍數(shù)組范圍)of )of 數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)類型 ；非限定性數(shù)組非限

10、定性數(shù)組非限制性數(shù)組的定義語(yǔ)句格式如下：type type 數(shù)組名數(shù)組名is array (is array (數(shù)組下標(biāo)名數(shù)組下標(biāo)名range range )of )of 數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)類型 ；4.2.4 數(shù)組類型數(shù)組類型【例【例4.1】 library ieee; use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity decoder3to8 is port ( input: in std_logic_vector (2 downto 0); output: out std_logic_vector (7 downt

11、o 0);end decoder3to8;architecture behave of decoder3to8 is begin process (input) begin output 0); output(conv_integer(input) = 1; end process;end behave;4.3 vhdl操作符操作符類 型操作符功 能操作數(shù)數(shù)據(jù)類型 +加整數(shù) 減整數(shù) &并置一維數(shù)組 *乘整數(shù)和實(shí)數(shù)(包括浮點(diǎn)數(shù)) /除整數(shù)和實(shí)數(shù)(包括浮點(diǎn)數(shù))mod取模整數(shù) rem取余整數(shù) sll邏輯左移bit 或布爾型一維數(shù)組 srl邏輯右移bit 或布爾型一維數(shù)組 sla算術(shù)左移bit

12、 或布爾型一維數(shù)組 sra算術(shù)右移bit 或布爾型一維數(shù)組 rol邏輯循環(huán)左移bit 或布爾型一維數(shù)組 ror邏輯循環(huán)右移bit 或布爾型一維數(shù)組 *乘方整數(shù)算術(shù)操作符 abs取絕對(duì)值整數(shù)表表4-1 vhdl操作符列表操作符列表表表4-1 vhdl操作操作符列表符列表類 型操作符功 能操作數(shù)數(shù)據(jù)類型 =等于任何數(shù)據(jù)類型 /=不等于任何數(shù)據(jù)類型 大于枚舉與整數(shù)類型，及對(duì)應(yīng)的一維數(shù)組 =大于等于枚舉與整數(shù)類型，及對(duì)應(yīng)的一維數(shù)組 and與bit，boolean，std_logic or或bit，boolean，std_logic nand與非bit，boolean，std_logic nor或非bi

13、t，boolean，std_logic xor異或bit，boolean，std_logic xnor異或非bit，boolean，std_logic邏輯操作符 not非bit，boolean，std_logic +正整數(shù)符號(hào)操作符 負(fù)整數(shù)接上頁(yè)接上頁(yè)運(yùn) 算 符優(yōu) 先 級(jí)not， abs， *最 高 優(yōu) 先 級(jí)* ， / ， mod， rem+(正 號(hào) )， (負(fù) 號(hào) )+ ， ， &sll， sla， srl， sra， rol， ror=， /=， ， ， =and， or， nand， nor， xor， xnor最 低 優(yōu) 先 級(jí)表表4-2 vhdl操作符優(yōu)先級(jí)操作符優(yōu)先級(jí)【例

14、【例4.2】 signal a ，b，c : std_logic_vector (3.1 downto 0) ； signal d，e，f，g : std_logic_vector (1 downto 0) ； signal h，i，j，k : std_logic ； signal l，m，n，o，p : boolean ； . a=b and c; -b、c 相與后向相與后向a賦值，賦值，a、b、c的數(shù)據(jù)類型同屬的數(shù)據(jù)類型同屬4位長(zhǎng)的位矢量位長(zhǎng)的位矢量 d=e or f or g ; - 兩個(gè)操作符兩個(gè)操作符or相同，不需括號(hào)相同，不需括號(hào) h=(i nand j)nand k ； - na

15、nd不屬上述三種算符中的一種，必須加括號(hào)不屬上述三種算符中的一種，必須加括號(hào) l=(m xor n)and(o xor p); - 操作符不同，必須加括號(hào)操作符不同，必須加括號(hào) h=i and j and k ; - 兩個(gè)操作符都是兩個(gè)操作符都是and，不必加括號(hào)，不必加括號(hào) h=i and j or k ; - 兩個(gè)操作符不同，未加括號(hào)，表達(dá)錯(cuò)誤兩個(gè)操作符不同，未加括號(hào)，表達(dá)錯(cuò)誤 a=b and e ; - 操作數(shù)操作數(shù)b 與與 e的位矢長(zhǎng)度不一致，表達(dá)錯(cuò)誤的位矢長(zhǎng)度不一致，表達(dá)錯(cuò)誤 h=i or l ; - i 的數(shù)據(jù)類型是位的數(shù)據(jù)類型是位std_logic，而，而l的數(shù)據(jù)類型是的數(shù)據(jù)類型

16、是 . - 布爾量布爾量boolean，因而不能相互作用，表達(dá)錯(cuò)誤。，因而不能相互作用，表達(dá)錯(cuò)誤。4.3.1 邏輯操作符邏輯操作符4.3.2 關(guān)系操作符關(guān)系操作符【例【例4-3】entity relational_ops_1 is port ( a，b : in bitvector (0 to 3) ; m : out boolean) ; end relational_ops_1 ;architecture example of relational_ops_1 is begin output = (a = b) ; end example ; 【例【例4-4】 entity relatio

17、nal_ops_2 is port (a，b : in integer range 0 to 3 ; m : out boolean) ; end relational_ops_2 ; architecture example of relational_ops_2 is begin output = b) ; end example ;六種關(guān)系運(yùn)算操作符：“ = = ”( (等于等于) )、“/=/=”( (不等于不等于) )、“ ”( (大于大于) )、“ =”( (大于等于大于等于) )“=”( (小于等于小于等于) )4.3.3 算術(shù)操作符算術(shù)操作符類 別算 術(shù) 操 作 符 分 類1

18、求和操作符(adding operators)+(加)，(減)， (并置)2 求積操作符(multiplying operators) * ， / ， mod ， rem3 符號(hào)操作符(sign operators) +(正)， (負(fù))4 混合操作符(miscellaneous operators) * ， abs5 移位操作符(shift operators) sll，srl，sla，sra，rol，ror表表4-3 算術(shù)操作符分類表算術(shù)操作符分類表1. 1. 求和操作符求和操作符【例【例4-4】variable a，b ，c ,d ，e ,f : integer range 0 to 25

19、5 ;.a := b + c ; d := e f ; 【例【例4-5】procedure adding_e (a :in integer ; b :inout integer )is.b := a + b ; 【例【例4-6】 package example_arithmetic is type small_int is range 0 to 7 ; end example_arithmetic ; use work.example_arithmetic.all ; entity arithmetic is port (a，b : in small_int ; c : out small_int) ; end arithmetic ; architecture example of arithmetic is begin c = a + b ; end example ; 2. 2. 求積操作符求積操作符4.3.3 算術(shù)操作符算術(shù)操作符3. 3. 符號(hào)操作符符號(hào)操作符求積操作符包括求積操作符包括 * * ( (乘乘) )、 / (/ (除除) )、mod(mod(取模取模) )和和rem(rem(取余取余) )四種操作符。四