数字电子技术第3章 硬件描述语言vhdl基础2

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1、第3章硬件描述语言VHDL基础⒈硬件描述语言概述⒉VHDL语言程序结构⒊VHDL常用语句⒋VHDL语法基础3.1硬件描述语言概述VHDLVHSIC(VeryHighSpeedIntegratedCircuit)HardwareDescriptionLanguageVHDL的历史1982年，诞生于美国国防部赞助的VHSIC项目1987年底，VHDL被IEEE和美国国防部确认为标准硬件描述语言，即IEEE-1076（简称87版)1993年，IEEE对VHDL进行了修订，公布了新版本的VHDL，即IEEE标准的1076-1993（1164）版本1996年，IEEE-1076.3成为VHDL综合标准

2、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。VHDL的作用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。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

3、本低。VHDL语言特点VHDL主要用于描述数字系统的结构、行为、功能和接口。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）VHDL设计简述外部与内部：器件或子系统ARCHITECTUREProcessProcessENTITYSequentialProcessCombinationalProcessportsportscomponentportsportsVHDL语言由保留关键字组成；一般，VHDL语言对字母大小写不敏感；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“-

4、-”之后的是VHDL的注释语句；VHDL语言的一些基本特点：3.2VHDL的基本结构基本VHDL的结构包括：实体（Entity）结构体（Architecture）配置（Configuration）库（Library）、程序包（Package）3.2VHDL的基本结构实体(entity)，也称为接口(interface)主要描述硬件模块或系统的输入、输出接口，包括输入、输出信号名称、类型等。类似一个“黑盒”，实体描述了“黑盒”的输入输出口黑盒rstd[7:0]clkq[7:0]co3.2VHDL的基本结构实体(entity)的语法结构ENTITY实体名IS[GENERIC（类属表）；][POR

5、T（端口表）；]--实体说明部分；END[ENTITY][实体名]；3.2VHDL的基本结构实体举例：ENTITYblack_boxISGeneric(constantwidth:integer:=7；);PORT(clk,rst:INstd_logic;d:INstd_logic_vector(widthDOWNTO0);q:OUTstd_logic_vector(widthDOWNTO0);co:OUTstd_logic);ENDblack_box;端口定义类属参量关键字端口模式端口数据类型实体结束Generic类属说明实体或组件中定义的局部常数。模块化设计时多用于不同层次模块之间信息的

6、传递。可从外部改变内部电路结构和规模。类属说明必须放在端口说明之前。数据类型通常取Integer或Time例如：GENERIC(m:TIME:=5ns);--指定了m的值为5nsGeneric(常数名称：类型[：=缺省值]{常数名称：类型[：=缺省值]})；PORT端口（PORT）是实体的一部分PORT类似于器件的管脚，主要用于信号传输PORT一般有Name,Mode和Type端口说明格式：PORT（端口名称{，端口名称}：端口模式数据类型；…端口名称{，端口名称}：端口模式数据类型）；端口模式IN：数据只能从端口流入实体OUT：数据只能从端口流出实体INOUT：数据从端口流入或流出实体BU

7、FFER：数据从端口流出实体，同时可被内部反馈（双向端口，但限定该端口只能有1个源）数据类型数据类型名是端口信号的取值类型，有：BIT：位类型，其值只能为‘0’或‘1’BIT_VECTOR：位向量类型，包含一组位类型，相当于元素取值为‘0’或‘1’的寄存器。BOOLEAN：布尔类型，其值只能为‘TRUE’或‘FALSE’INTEGER：整型，一般用32位二进制数表示，取值范围为-231~231-1，综合时，要