硬件描述语言及器件5(侯伯亨版)

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1、适合班级：0706044107060442教学东区11210H第五课VHDL语言构造体的描述方式行为描述方式（behaveioral）寄存器传输（RTL）描述方式（dataflow）结构描述方式（structural）三种描述方式所谓构造体的行为描述(BehavioralDescriptions)，就是对整个系统的数学模型的描述。行为描述在EDA工程中称为高层次描述或高级描述。在行为描述方式的程序中大量采用算术运算、关系运算、惯性延时、传输延时等难于进行逻辑综合和不能进行逻辑综合的VHDL语句。采用行为描述方式的VHDL语言程

2、序，在一般情况下只能用于行为层次的仿真，而不能进行逻辑综合。行为描述方式代入语句延时语句多驱动器描述语句GENERIC语句在VHDL语言中一些专门用于描述系统行为的语句：代入语句是VHDL语言中进行行为描述的最基本的语句。代入语句最普遍的格式为：信号量<=敏感信号量表达式；代入语句例如：（1）a<=b;该语句的功能是a得到b的值，b为敏感量，b值发生变化时，该语句执行；（2）z<=aNOR（bNANDc）;3个敏感量a,b,c,无论哪一个的值发生变化时，该代入语句被执行；（3）a<=bAFTER5ns;当b发生变化5ns以后才

3、代入到信号a。例4-1LIBRARYIEEE;--库USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;--程序包ENTITYand2IS--实体PORT(a,b:INSTD_LOGIC;y:OUTSTD_LOGIC);ENDand2;ARCHITECTUREand2_behaviourOFand2IS--构造体BEGINy<=aANDbAFTER5ns;ENDand2_behaviour;在VHDL语言中，存在两种延时类型：惯性延时和传输延时。这两种延时常用于VHDL语言的行为描述方式。延时语句在惯性模型中，系统或器件输出

4、信号要发生变化必须有一段时间的延时，这段延时时间常被称为系统或器件的惯性或称惯性延时。在VHDL语言中，语句中如果不作特别说明，产生的延时一定是惯性延时。特点：当一个系统或器件的输入信号变化周期小于它的惯性延时时，其输出保持不变。几乎所有器件都存在惯性延时，因此，硬件电路的设计人员为了逼真地仿真硬件电路的实际工作情况，在代入语句中总要加上惯性延时时间的说明。例如：a<=bAFTER5ns;惯性延时说明只在行为仿真时有意义，逻辑综合时将被忽略，或者在逻辑综合前必须去掉延时说明。惯性延时传输延时常用于描述总线延时、连接线的延时及A

5、SIC芯片中的路径延时。传输延时不是缺省的，必须在语句中明确说明。举例：传输延时b<=aAFTER20ns图1惯性延时示例b<=TRANSPORTaAFTER20ns图2传输延时示例在VHDL语言中，创建一个驱动器可以由一条信号代入语句来实现。当有多个信号并行输出时，在构造体内部必须利用代入语句，对每个信号创建一个驱动器。多个驱动器的输出连接到同一条信号线时，由判决函数决定输出哪一个值。多驱动器的构造体应按如下方式描述：ARCHITECTUREsampleOFsampleISBEGINa<=bAFTER5ns;a<=dAFTE

6、R5ns;---争议？？？多个赋值源ENDsample;多驱动器描述语句寄存器传输描述方式对于用行为描述方式的VHDL语言程序只有改写为寄存器传输描述方式才能进行逻辑综合。寄存器传输描述方式也称为数据流描述方式。在RTL描述方式中有两种不同的方法：（1）寄存器之间的功能描述方式；（2）寄存器硬件一一对应的直接描述方式。下面举一个二选一电路的例子，用两种不同的方法来描述该电路。功能描述的RTL描述方式entitymux2isport(input:instd_logic_vector(1downto0);sel:instd_log

7、ic;y:outstd_logic);endmux2;architecturemux2_dataflowofmux2isbeginy<=input(0)whensel=‘1'elseinput(1);endmux2_dataflow;此方法只需知道外部特性和功能就可以进行正确的描述。二选一电路Input(0)Input(1)sely硬件一一对应的RTL描述方式entitymux2isport(in0,in1,sel:instd_logic;y:outstd_logic);endmux2;architecturemux2_dat

8、aflowofmux2isSignaltmp1,tmp2,tmp3:std_logic;begintmp1<=in0ANDsel;tmp2<=in1AND(NOTsel);tmp3<=tmp1ORtmp2;y<=tmp3;endmux2_dataflow;此方法需要了解电路内