VHDL語言_修改后

1、華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院VHDL語言語言華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院VHDL語言第一講、VHDL簡介及其結(jié)構(gòu)第二講、VHDL中的對象、操作符、數(shù)據(jù)類型第三講、VHDL中的控制語句及模塊華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院第一講、VHDL簡介及其結(jié)構(gòu) 通過本章的學(xué)習(xí)您可以了解以下幾點(diǎn)1、VHDL 的基本概念2、VHDL的基本結(jié)構(gòu)3、VHDL的設(shè)計初步華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院 VHDL- VHSIC Hardware Decription Language

2、 其中VHSIC- Very High Speed Integrated Circuit電子設(shè)計自動化的關(guān)鍵技術(shù)之一是要求用形式化方法來描述硬件系統(tǒng)。VHDL適應(yīng)了這種要求。什么是VHDL華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院VHDL和Verilog HDL Verilog HDL： 另一種硬件描述語言，由Verilog 公司開發(fā)，1995年成為IEEE標(biāo)準(zhǔn)。 優(yōu)點(diǎn)：簡單、易學(xué)易用 缺點(diǎn)：功能不如VHDL強(qiáng)大，仿真工具少 VHDL ： 1987年成為IEEE標(biāo)準(zhǔn) 優(yōu)點(diǎn)：功能強(qiáng)大、通用性強(qiáng)。 缺點(diǎn)：難學(xué)華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院VH

3、DL的發(fā)展歷史 起源于八十年代，由美國國防部開發(fā) 兩個標(biāo)準(zhǔn): 1、1987年的 IEEE 1076（VHDL87） 2、1993年進(jìn)行了修正（VHDL93）華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院VHDL在電子系統(tǒng)設(shè)計中的應(yīng)用電子系統(tǒng)的設(shè)計模塊電子系統(tǒng)的設(shè)計模塊華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院VHDL在電子系統(tǒng)設(shè)計中的應(yīng)用 電子系統(tǒng)設(shè)計的描述等級1、行為級2、RTL級（Register transfer level）3、邏輯門級4、版圖級 用VHDL可以描述以上四個等級華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院VHD

4、L在電子系統(tǒng)設(shè)計中的應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計的描述等級-制版級華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院VHDL在電子系統(tǒng)設(shè)計中的應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計的描述等級-邏輯門級華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院VHDL在電子系統(tǒng)設(shè)計中的應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計的描述等級-RTL級華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院VHDL在電子系統(tǒng)設(shè)計中的應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計的描述等級-行為級華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院如何使用VHDL描述硬件實(shí)體 Entity(實(shí)體）Architecture 1（構(gòu)造體）Architecture N pr

5、ocess(進(jìn)程結(jié)構(gòu)） block(塊結(jié)構(gòu)） subprograms(子程序） procedure（過程） function(函數(shù)）華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院library IEEE;use IEEE.std_logic_1164.all;use IEEE.std_logic_unsigned.all;entity count is port ( clock,reset: in STD_LOGIC; dataout: out STD_LOGIC_VECTOR (3 downto 0) );end count;architecture behaviorl o

6、f count is signal databuffer: STD_LOGIC_VECTOR (3 downto 0); begin dataout=databuffer; process(clock,reset) begin if (reset=1) then databuffer=0000; elsif (clockevent and clock=1) then if databuffer=1000 then databuffer=0000; else databuffer=databuffer+1; end if; end if; end process; end behavioral;

7、華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院VHDL結(jié)構(gòu)要點(diǎn)1、ENTITY（實(shí)體）格式： Entity 實(shí)體名 IS 類屬參數(shù)說明 端口說明 End Entity； 其中端口說明格式為： PORT(端口名1，端口名N：方向：類型） 其中方向有: IN , OUT, INOUT, BUFFER, LINKAGE 華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院VHDL結(jié)構(gòu)要點(diǎn) 注意注意 簡單地說簡單地說 In 不可以出現(xiàn)在= 或 : = 的左邊 out不可以出現(xiàn)在= 或 : = 的右邊 buffer可以出現(xiàn)在= 或 : = 的兩邊In 信號只能被引用,不能被

8、賦值out 信號只能被賦值,不能被引用buffer 信號可以被引用,也可以被賦值華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院VHDL結(jié)構(gòu)要點(diǎn) 例子 (HalfAdd) 其內(nèi)部結(jié)構(gòu)將由Architecture來描述華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院VHDL結(jié)構(gòu)要點(diǎn)2、Arcthitecture（構(gòu)造體） 格式： Arcthitecture 構(gòu)造體名 of 實(shí)體名 is 定義語句 內(nèi)部信號、常數(shù)、元件、數(shù)據(jù)類型、函數(shù)等的定義 begin 并行處理語句和block、process、function、procedure end 構(gòu)造體名； 華南理工大學(xué)

9、計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院VHDL結(jié)構(gòu)要點(diǎn) 例子(HalfAdd)華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院VHDL結(jié)構(gòu)要點(diǎn) 例子 (FullAdd) （學(xué)習(xí)如何調(diào)用現(xiàn)有模塊） 華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院VHDL結(jié)構(gòu)要點(diǎn) 實(shí)例(FullAdd)-entity 華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院VHDL結(jié)構(gòu)要點(diǎn) 實(shí)例(FullAdd)-architecture華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程

10、學(xué)院VHDL中的設(shè)計單元 除了entity(實(shí)體)和architecture(構(gòu)造體)外還有另外三個可以獨(dú)立進(jìn)行編譯的設(shè)計單元 Package（包集合）屬于庫結(jié)構(gòu)的一個層次，存放信號定義、常數(shù)定義、數(shù)據(jù)類型、元件語句、函數(shù)定義和過程定義。 Package Body 具有獨(dú)立對端口具有獨(dú)立對端口(port)的的package configuration（配置）描述層與層之間的連接關(guān)系以及實(shí)體與構(gòu)造體之間關(guān)系。華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院VHDL中的設(shè)計單元 VHDL中的設(shè)計單元（可以獨(dú)立編譯）華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院Li

11、brary 庫的概念 STD庫 -VHDL的標(biāo)準(zhǔn)庫 IEEE庫 - VHDL的標(biāo)準(zhǔn)庫的擴(kuò)展 面向ASIC的庫 -不同的工藝 不同公司自定義的庫 普通用戶自己的庫庫：庫： 數(shù)據(jù)的集合。內(nèi)含各類包定義、實(shí)體、構(gòu)造體等華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院Library 庫的概念 用戶自己的庫 當(dāng)您的VHDL文件被編譯后，編譯的結(jié)果儲存在特定的目錄下，這個目錄的邏輯名稱即Library，此目錄下的內(nèi)容亦即是這個Library的內(nèi)容。華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院Package 包的概念 Package（包）華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院華

12、南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院VHDL中的結(jié)構(gòu)關(guān)系結(jié)構(gòu)關(guān)系華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院VHDL簡介及其結(jié)構(gòu) 本講結(jié)束 下一講: VHDL中的對象、操作符、數(shù)據(jù)類型華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院第二講、VHDL對象、操作符、數(shù)據(jù)類型 通過本課的學(xué)習(xí)您可以了解以下幾點(diǎn)1、VHDL 的基本類型2、如何在VHDL中定義類型3、VHDL 的信號定義4、如何在VHDL中對信號賦值5、VHDL中的操作符華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院VHDL對象、操作符、數(shù)據(jù)類型 對象object 對客觀實(shí)體的抽象和概括

13、VHDL中的對象有：1、Constant（常量）在程序中不可以被賦值 2、Variable（變量）在程序中可以被賦值(用“: =”)，賦值后立即變化為新值。 3、Signal（信號）在程序中可以被賦值(用“=”) ，但不立即更新，當(dāng)進(jìn)程掛起后，才開始更新。 華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院VHDL對象、操作符、數(shù)據(jù)類型 VHDL中的對象使用： variable x，y：integer；-定義了整數(shù)型的變量對象x，y constant Vcc：real；-定義了實(shí)數(shù)型的常量對象Vcc signal clk，reset：bit；-定義了位類型的信號對象clk，res

14、et華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院VHDL中的對象使用 注意1、variable只能定義在process和subprogram（包括function和procedure）中，不可定以在其外部。2、signal不能定義在process和subprogram（包括function和procedure）中，只可定以在其外部。華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院VHDL對象、操作符、數(shù)據(jù)類型 對象的屬性 類似于其它面向?qū)ο蟮木幊陶Z言如VB、VC、DELPHI 用法格式用法格式：對象對象 屬性屬性 例例 子：子：clkevent -表明信號c

15、lk的event屬性 常用的屬性： Signal 對象的常用屬性有： event ： 返回boolean值，信號發(fā)生變化時返回true last_value：返回信號發(fā)生此次變化前的值 last_event：返回上一次信號發(fā)生變化到現(xiàn)在變化的間隔時間 華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院VHDL對象、操作符、數(shù)據(jù)類型 Signal 對象的常用屬性有：接上頁delayed(時延值): 使信號產(chǎn)生固定時間的延時并返回stable(時延值): 返回boolean, 信號在規(guī)定時間內(nèi)沒有變化返回truetransaction: 返回bit類型，信號每發(fā)生一次變化，返回值翻轉(zhuǎn)

16、一次例子：A=Bdelayed(10 ns)； -B延時10ns后賦給A； if（BStable(10 ns)）； -判斷B在10ns中是否發(fā)生變化華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院VHDL對象、操作符、數(shù)據(jù)類型信號的event和last_value屬性經(jīng)常用來確定信號的邊沿 屬性應(yīng)用例如：判斷clk的上升沿if （ (clkevent)and (clk=1) and(clklast_value=0)） then判斷clk的下降沿if （ (clkevent)and (clk=0) and(clklast_value=1)） then華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)

17、院華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院VHDL 的基本類型1、bit(位)： 0 和12、bit-Vector(位矢量)： 例如：001103、Boolean “ ture”和“false”4、time 例如：1 us、100 ms，3 s5、character 例如：a、n、1、 06、string 例如：“sdfsd”、”my design”7、integer 32位例如：1、234、-21342348、real 范圍-1.0E38+1.0E38 例如：1.0、2.834、3.14、0.0華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院VHDL 的基本類型9、natural 自

18、然數(shù) 和 positive 正整數(shù)10、senverity level （常和assert語句配合使用） 包含有：note、warning、error、failure 以上十種類型是VHDL中的標(biāo)準(zhǔn)類型，在編程中可以直接使用。使用這十種以外的類型，需要自行定義或指明所引用的Library(庫)和Package(包)集合華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院VHDL 的基本類型 例子一 華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院VHDL 的基本類型和賦值 例子二華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院VHDL 的基本類型和賦

19、值 例子三 例子中信號Z有兩個驅(qū)動A和B；Z必須定義為一種新的數(shù)據(jù)類型，否則Z將無法決定取值，語句視為非法。華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院VHDL 的基本類型和賦值 例子四華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院VHDL 的基本類型和賦值 例子五要點(diǎn)：賦值語句中的方向應(yīng)和聲明中的方向一樣華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院VHDL 的基本類型和賦值 連接操作符-使用&華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院VHDL 的基本類型和賦值 集合操作-使用（）華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院華

20、南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院VHDL 的基本類型和賦值 集合操作-采用序號華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院VHDL 的基本類型和賦值 集合操作-采用others華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院在VHDL中定義自己的類型 通用格式 TYPE 類型名 IS 數(shù)據(jù)類型定義 用戶可以定義的數(shù)據(jù)類型枚舉類型枚舉類型enumberated、整數(shù)型、整數(shù)型integer、實(shí)數(shù)型實(shí)數(shù)型real、數(shù)組類型、數(shù)組類型array、紀(jì)錄類型紀(jì)錄類型record、時間類型、時間類型time、文件類型文件類型file、存取類型、存取類型access華南理工

21、大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院在VHDL中定義自己的類型 枚舉類型enumberated 格式 type 數(shù)據(jù)類型名 is （元素，元素.）; 例子 type week is (sun,mon,tue,thu,fri,sat); type std_logic is (1,0,x,z); 華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院在VHDL中定義自己的類型 整數(shù)類integer和實(shí)數(shù)類real 格式 type 數(shù)據(jù)類型名 is 數(shù)據(jù)類型定義 約束范圍; 例子 type week is integer range 1 to 7; type curre

22、nt is real range -1E4 to 1E4 華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院在VHDL中定義自己的類型 數(shù)組類型array 格式 type 數(shù)據(jù)類型名 is array 范圍 of 元數(shù)據(jù)類型名 例子 type week is array (1 to 7) of integer; type deweek is array (1 to 7) of week;華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院在VHDL中定義自己的類型 時間類型time 格式 type 數(shù)據(jù)類型名 is 范圍 units 基本單位; 單位; end uni

23、ts華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院在VHDL中定義自己的類型 時間類型例子 type time is range -1E18 to 1E18 units us; ms=1000 us; sec=1000 ms; min=60 sec;end units注意注意：引用時間時，有的編譯器要求量量 與單位單位之間 應(yīng)有一個空格如：1 ns；不能寫為1ns；華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院在VHDL中定義自己的類型 紀(jì)錄類型record 格式 type 數(shù)據(jù)類型名 is record 元素名:數(shù)據(jù)類型名; 元素名:數(shù)據(jù)類型名; . en

24、d record;華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院在VHDL中定義自己的類型 紀(jì)錄類型的例子type order is record id:integer; date:string; security:boolean;end record; 引用:signal flag:boolean; signal order1:order; order1=(3423,”1999/07/07”,true); flag=order1.security; 華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院IEEE 1164中定義的類型 std_ulogic 是對位(

25、bit)類型的擴(kuò)展,只允許一個驅(qū)動源 華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院IEEE 1164中定義的類型 Std_logic同std_ulogic 一樣有九個狀態(tài),允許一個或多個驅(qū)動源華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院IEEE 1164中定義的類型 Std_unlogic_vector和std_logic_vector華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院IEEE 1164中定義的類型Std_unlogic、std_ulogic_vector std_logic_vector和 std_unlogic_vect

26、or 類型均定義在package(包) standard_logic_1164中在使用這四種類型時應(yīng)加以說明,例如:library ieee; use ieee.std_logic_1164.all; 注: standard_logic_1164位于IEEE庫中華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院類型使用例子 例子一(聲明使用的庫和包)華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院類型使用例子 例子二 std_ulogic 和std_logic的區(qū)別華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院類型使用例子 練習(xí)一: 下面那一個是

27、正確的3華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院VHDL中的操作符 分類 1、邏輯操作符 2、關(guān)系操作符 3、數(shù)學(xué)運(yùn)算符華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院VHDL中的操作符1、邏輯操作符有：華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院VHDL中的操作符 邏輯操作符的應(yīng)用類型華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院VHDL中的操作符 邏輯操作符的應(yīng)用例子華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院VHDL中的操作符2、關(guān)系運(yùn)算符有華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院華南理工大學(xué)計算機(jī)

28、科學(xué)與工程學(xué)院VHDL中的操作符 關(guān)系運(yùn)算符的應(yīng)用ARRAY（數(shù)組）沒有數(shù)字概念，數(shù)組“111”不等于7華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院VHDL中的操作符3、數(shù)學(xué)運(yùn)算符注意注意:上述運(yùn)算符應(yīng)用于 integer，real，time 類型，不能用于vector(如果希望用于vector,可以使用庫IEEE的std_logic_unsigned包,它對算術(shù)運(yùn)算符進(jìn)行了擴(kuò)展)華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院VHDL中的操作符 VHDL中的操作符應(yīng)用要點(diǎn) 1、VHDL屬于強(qiáng)類型，不同類型之間不能進(jìn)行運(yùn)算和賦值，可以進(jìn)行數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換 2、v

29、ector不表示number 3、array 不表示number華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院VHDL中的操作符 本講結(jié)束 下一講: VHDL中的控制語句及模塊華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院第三講VHDL中的控制語句及模塊 通過本講您將會學(xué)到1、Block的編寫2、Process的編寫3、function 和 procedure的編寫4、VHDL中的流程控制語句的書寫華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院VHDL中的控制語句及模塊 回顧第一講的內(nèi)容 Entity(實(shí)體）Architecture 1（構(gòu)

30、造體）Architecture N process(進(jìn)程結(jié)構(gòu)） block(塊結(jié)構(gòu)） subprograms(子程序） procedure（過程） function(函數(shù)）華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院VHDL中的控制語句及模塊 基本概念1、并行處理（concurrent） 語句的執(zhí)行與書寫順序無關(guān)，并行塊內(nèi)的語句是同時執(zhí)行的2、順序處理（sequential） 語句的執(zhí)行按書寫的先后次序，從前到后順序執(zhí)行。這種方式和其他普通編程語言(如c，pascal)是一樣的。華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院VHDL中的控制語句及模塊 Ar

31、chitecture 中的語句及子模塊之間是并行處理的 子模塊block中的語句是并行處理的 子模塊process中的語句是順序處理的 子模塊subprogram中的function和procedure是順序處理的華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院VHDL中的architecture Arcthitecture（構(gòu)造體）的格式為：（第一講） Arcthitecture 構(gòu)造體名 of 實(shí)體名 is 定義語句 內(nèi)部信號、常數(shù)、元件、數(shù)據(jù)類型、函數(shù)等的定義 begin 并行處理語句和block、process、function、procedure end 構(gòu)造體名；

32、華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院Architecture中的Block Block 格式 塊名： BLOCK 定義語句 begin 并行處理語句concurrent statement end block 塊名華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院Architecture中的Block 條件Block 格式 塊名： BLOCK （布爾表達(dá)式） 定義語句 begin 并行處理語句concurrent statement 信號= guarded 信號,延時 ; end block 塊名華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與

33、工程學(xué)院Architecture中的Block Block 例子 myblock1： block（clk=1） signal：qin：bit：=0； begin qout= guarded qin ; end block myblock1 myblock2： block begin qout=qin; end block myblock2華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院Architecture中的process Process 格式進(jìn)程名： process （觸發(fā)信號列表） 定義語句； begin 串行處理語句sequential statement； end

34、process華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院Architecture中的process process例子 exp1： process （clk，qin） variable：qin：bit：=0； begin qout=qin; end processexp2： process begin wait on clk,qin； qout=qin; end process華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院 process例子-值的更新分析：當(dāng)A、B、C、D中任一信號發(fā)生變化時，進(jìn)程將開始執(zhí)行，當(dāng)執(zhí)行 Z = A and B 后, Z 的

35、值不會立即變化 ；同理執(zhí)行 Z = C and D 后Z 的值也不會立即變化。當(dāng)執(zhí)行end process后， Z 的值才開始更新，同時系統(tǒng)掛起開始等待敏感信號。華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院Architecture中的process Process中敏感信號列表的普遍原則是： 在process中，其值被引用的信號信號應(yīng)當(dāng)出現(xiàn)在敏感信號列表中例子例子；二選一的選擇器：A、B為輸入信號；SEL為選路信號；Z為輸出信號；華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院 不符合設(shè)計要求華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院A

36、rchitecture中的subprogram Function（函數(shù)） 格式： function 函數(shù)名（參數(shù)1，參數(shù)2 .） 定義語句 return 數(shù)據(jù)類型名 is 定義語句 begin 順序執(zhí)行語句 return 返回變量名 end 函數(shù)名 華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院Architecture中的subprogram Function 例子function max（a，b：bit） return boolean is variable ：flag：boolean；begin if （a=b）then flag=true； end ifreturn f

37、lag；end maxFunction 中的參數(shù)不用說明方向(因為只有一種方向in)華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院Architecture中的subprogram procedure（過程） 格式： procedure 過程名（參數(shù)1，參數(shù)2 .）is 定義語句 begin 順序執(zhí)行語句 end 過程名 華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院Architecture中的subprogram Procedure例子procedure max（a，b：in bit； flag：out boolean）isbegin if （a=b）the

38、n flag=true； end ifend max；華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院順序執(zhí)行語句sequential statement Wait語句 assert語句 If 語句 case語句 for loop語句 while 語句華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院順序執(zhí)行語句sequential statement Wait語句 書寫格式 wait；-無限等待 wait on 信號列表 -等待信號變化 wait until 條件； -等待條件滿足 wait for 時間值； -等待時間到 功能 wait語句使系統(tǒng)暫時掛起 (等

39、同于end process)，此時，信號值開始更新。條件滿足后，系統(tǒng)將繼續(xù)運(yùn)行 。華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院順序執(zhí)行語句sequential statement Wait語句例子process（a，b） begin y=a and b;end process process begin wait on a,b; y=a and b;end process等同于等同于process（a，b） begin 錯誤錯誤 如果process中已有敏感信號 wait on a，b； 進(jìn)程中不能使用wait 語句 y=a and b; end process華南理工大學(xué)

40、計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院順序執(zhí)行語句sequential statement Wait語句例子如果process中沒有敏感信號列表，其進(jìn)程中也沒有wait 語句，則process中的程序代碼循環(huán)執(zhí)行process begin clk 順序處理語句 when 條件表達(dá)式= 順序處理語句 . when others= 順序處理語句end case 原則原則 : 1、完全性完全性:表達(dá)式所有可能的值都必須說明，可以用 others 2、唯一性唯一性:相同表達(dá)式的值只能說明一次華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院順序執(zhí)行語句sequential

41、statement Case 語句例子,條件表達(dá)式可以有多種形式華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院順序執(zhí)行語句sequential statement Case 語句例子華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院 順序執(zhí)行語句sequential statement For loop 語句格式For 循環(huán)變量 in 范圍 loop順序處理語句end loop注意注意 : 循環(huán)變量不需要定義(聲明);例子中 i 不需要定義For loop 語句例子For i in 1 to 10 loop sum=sum+1;end loop華南理工大學(xué)計算機(jī)

42、科學(xué)與工程學(xué)院華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院順序執(zhí)行語句sequential statement 在loop語句中可以用next來跳出本次本次 循環(huán)，也可以用exit 來結(jié)束整個循環(huán)狀態(tài) next 格式格式：next 標(biāo)號 when 條件； exit 格式：格式： exit 標(biāo)號 when 條件；For i in 1 to 10 loop sum=sum+1; next when sum=100；end loopFor i in 1 to 10 loop sum=sum+1; exit when sum=100；end loop華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院

43、順序執(zhí)行語句sequential statement While 語句格式while 條件 loop順序處理語句end loopWhile i10 loop sum=sum+1; i=i+1;end loopWhile 語句例子華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院并行處理語句concurrent statement1、信號賦值操作2、帶條件的信號賦值語句3、帶選擇的信號賦值語句華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院并行處理語句concurrent statement 信號賦值操作 符號“=”進(jìn)行信號賦值操作的， 它可以用在順序執(zhí)行語句中，

44、也可以用在并行處理語句中注意注意 1、用在并行處理語句中時，符號=右邊的值是此條語句的敏感信號，即符號即符號=右邊的值發(fā)生變化就會重新右邊的值發(fā)生變化就會重新激發(fā)此條賦值語句，也即符號激發(fā)此條賦值語句，也即符號=右邊的值不變化時，右邊的值不變化時，此條賦值語句就不會執(zhí)行。如果符號此條賦值語句就不會執(zhí)行。如果符號=右邊是常數(shù)則右邊是常數(shù)則賦值語句一直執(zhí)行。賦值語句一直執(zhí)行。 2、用在順序執(zhí)行語句中時，沒有以上說法。華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院并行處理語句concurrent statement 賦值語句例子Myblock: Block begin clr=1

45、after 10 ns; clr=0 after 20 ns; end block myblockprocess begin clr=1 after 10 ns; clr=0 after 20 ns;end block myblock程序執(zhí)行10 ns后clr 為1，又過 10 ns后 0賦給了clr，此時clr 以前的值1并沒有清掉，clr將出現(xiàn)不穩(wěn)定狀態(tài)程序執(zhí)行10 ns后clr 為1，又過 20 ns后 clr的值變?yōu)?，華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院并行處理語句concurrent statement 條件信號帶入語句格式 目的信號量 = 表達(dá)式1 when 條件1 else 表達(dá)式2 when 條件2 else 表達(dá)式3 when 條件3 . else 表達(dá)式表達(dá)式4注意：注意：最后的Else 項是必須的; 滿足完全性和唯一性完全性和唯一性華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院華南理工大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院并行處理語句concurrent statement 條件信號帶入語句例子Block begin sel=b & a