硬件描述语言第02讲

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1、硬件描述语言及器件主讲教师：苏淑靖12/13学年第1学期教材：侯伯亨，顾新.VHDL硬件描述语言与数字逻辑电路设计.教学安排第1讲：VHDL概述及其基本结构第2讲：VHDL语言的基本元素第3讲：VHDL的结构体描述，进程第4讲：VHDL的顺序语句第5讲：VHDL的并行语句第6讲：基本逻辑电路设计第7讲：计数器和状态机第2讲：VHDL语言的基本元素标识符数据对象数据类型操作符1标识符VHDL语言中标识符是符号书写的一般规则。不仅对电子系统设计工程师是一个约束，也为各种EDA工具提供了标准的书写规范，使之在综合仿真过程中不产生歧义，易于仿真。VHDL语言有两个标准版：VHDL’87版和V

2、HDL’93版。VHDL’87版的标识符语法规则经过扩展后，形成了VHDL’93版的标识符语法规则。前一部分称为短标识符，扩展部分称为扩展标识符。VHDL’93版含有短标识符和扩展标识符两部分。VHDL的短标识符遵守以下规则的字符序列：(1)标示符由英文字母、数字、下划线组成；(2)必须以英文字母打头。(3)字符不区分大小写、数字(0～9)和下划线(_)。(4)下划线前后都必须有英文字母或数字。一般地，对VHDL的保留字：ENTITY，ARCHITECTURE，END，BUS，USE，WHEN，WAIT，IS…在程序书写时，一般要求大写或黑体，使得程序易于阅读，易于检查错误。1短标识

3、符（1）合法的标识符：multi_screensMulti_screensMulti_ScreensMULTI_SCREENS非法标识符：illegal%nameillegal-nameillegal-name3decodeT__2COUNTER_同一标识符1短标识符（1）VHDL’93版增加的标识符书写规则：(1)扩展标识符用反斜杠来定界。multi_screens；(2)允许包含图形符号、空格符。modeA,$100等；(3)反斜杠之间的字符可以用保留字。entity,end等。(4)扩展标识符的界定符两个斜杠之间可以用数字打头。100$，2chip，

4、4screens等。(5)扩展标识符中允许多个下划线相连。Four__screens，TWO_Computer_sharptor等。(6)扩展标识符区分大小写。EDA与eda不同。(7)扩展标识符与短标识符不同。例如:COMPUTER与Computer不同。扩展标识符（2）数据对象：在VHDL语言中，可以赋予一个值的客体(object)。4种基本类型：常量(CONSTANT)、信号(SIGNAL)、变量(VARIABLE)和文件(FILES)。其中文件类型是VHDL’93标准中新增加的。数据对象的物理意义：常量通常表示数字电路中的地和电源；信号表示设计中的某条

5、硬件连接线；变量通常表示暂存某些值的载体；2数据对象常量（constant）：是一个固定值；常量说明是对某一常量名赋予一个固定值。常量说明格式：CONSTANT常量名：数据类型:=表达式;例：CONSTANTT1，T2：time:=30ns;CONSTANTD：BIT_VECTOR:=“0001”;注意：常量一旦赋值不能改变；常量赋的值应和数据类型一致；常量必须在实体、结构体或进程的说明区域指定。定义在实体内的常量在实体对应的结构体中可见，定义在进程内的常量仅在进程内使用。2数据对象(常量)变量（VARIABLE）：是局部量，用于对中间数据的临时存储。只能在进程、函数和过程中使用。变

6、量说明格式：VARIABLE变量名：数据类型约束条件：=表达式;例：VARIABLEcount：INTEGERRANGE0TO255:=10；变量赋值语句：目标变量名:=表达式（设定值）注意：一旦赋值立即生效，不产生赋值延时。某一时刻仅包含一个值。变量赋值和初始化赋值符号用“:＝”表示。在进程中说明的变量，若用于进程外，必须将值赋给一个相同类型的信号，即进程之间传递数据靠的是信号。2数据对象(变量)信号(signal)：电子电路内部硬件实体相互连接的抽象。信号声明格式：SIGNAL信号名：数据类型约束条件:＝表达式；例：SIGNALsys_clk:BIT:=‘0’；--系统时钟信号信

7、号赋值语句：目标信号名<=表达式（设定值）；注意：信号是全局变量，可在进程之间通信；“:=”表示对信号直接赋值或初始赋值，不产生延时；在程序中信号值代入用“<=”带入符，且允许产生延时，是变量之间信号的传递方式，如：T1<=T2；可在结构体、实体、块、包集合中声明和使用信号，在进程和子程序中只能使用信号，不能声明信号；2数据对象(信号)适用范围2数据对象2数据对象在VHDL中，单个位值（bit）用单引号（‘’）标明，而位向量值（bit_vector）用双引