vhdl第五章.ppt

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1、第5章VHDL语言构造体的描述方式5.1行为描述方式5.2寄存器传输(RTL)描述方式5.3结构描述方式5.1行为描述方式行为描述：是对系统数学模型的描述，它只描述了电路的功能或行为，而不直接指明或涉及实现这些行为的硬件结构。几点说明：?大量采用算术运算、关系运算等难于进行逻辑综合的VHDL语句。?行为描述主要指顺序描述语句，即通常指含有进程的非结构化的逻辑描述、过程语句和函数语句（进程、过程和函数都是由顺序语句定义和完成的）。?行为描述主要用于系统数学模型的仿真或工作原理的仿真（行为仿真）。5.1行为描述方式5.1行为描述

2、方式1.代入语句代入语句是VHDL语言中进行行为描述的最基本语句。并行代入语句：并发执行顺序代入语句：指顺序结构中的赋值语句，包括信号赋值和变量赋值。【例5-1】【例5-2】【实例EX1】5.1行为描述方式2.延时语句延时是VHDL仿真需要的重要设置，有惯性延时和传输延时两种。⑴惯性延时也叫固定延时，是任何电子器件都存在的一种延时特性。其物理机制是分布电容效应。特点：当输入器件的信号脉冲宽度小于器件的惯性延时的宽度时，脉冲将无法突破数字器件的阈值电平，其输出端将不会有任何变化。惯性延时代入语句：c<=aANDbAFTER10

3、ns;⑵传输延时传输延时是输入与输出之间的绝对延时，它并不考虑信号的持续时间，它仅仅对信号延迟一个时间段。其物理机制是连线的延时。惯性延时代入语句：c<=TRANSPORTaAFTER10ns;5.1行为描述方式5.1行为描述方式3.GENERIC语句类属语句用于定义类属参量（端口界面常数）。作用：类属常用来动态规定一个实体端口的大小，或设计实体的物理特性，或结构体中的总线宽度等；【实例5-4】【实例5-5】第5章VHDL语言构造体的描述方式5.1行为描述方式5.2寄存器传输(RTL)描述方式5.3结构描述方式5.2寄存器传

4、输(RTL)描述方式RTL描述：即寄存器传输级描述，也叫数据流描述。RTL描述主要采用一些并行处理语句、条件信号赋值语句和选择信号赋值语句。1.RTL描述方式的特点主要有两种描述方法：⑴采用寄存器硬件的一一对应的直接描述，⑵采用寄存器之间的功能描述。【实例5-6】四选一RTL功能描述【例5-7】二选一RTL功能描述【实例45-8】二选一RTL硬件一一对应描述2.几个注意问题⑴“X”状态的传递⑵RTL描述的限制5.2寄存器传输(RTL)描述方式一个进程中可以有一个以上地寄存器描述但是不能对同一个信号进行处理（见例题）?边沿描述

5、表达式不能作为操作数来对待，不能作为一个函数的变量。一般情况下，不要将用于产生寄存器的赋值语句放在IF(边沿)语句的ELSE条件分支上，但可以放在ELSIF子句上。如【例5-12】在寄存器描述中，必须将变量值代入信号，因为变量是局部的。如【例5-13】作为边沿检测的信号应是敏感信号引入寄存器的优选语句应该是IF语句，因为IF语句更容易控制寄存器的引入。⑶关联性强的信号应放在一个进程中如【例5-14】(一个进程描述)【例5-15】(多个进程描述)第5章VHDL语言构造体的描述方式5.1行为描述方式5.2寄存器传输(RTL)描述

6、方式5.3结构描述方式5.3结构描述方式结构描述：是基于元件例化语句或生成语句的应用，利用该语句可以用不同类型的结构来完成多层次的工程，1.结构描述的基本框架--【例5-16】⑴ASIC级结构描述--【例5-17】⑵板级结构描述--【例5-18】⑶系统级结构描述--【例5-19】2.COMPONENT语句格式：COMPONENT元件名GENERIC所明；PORT说明；ENDCOMPONENT；功能：该语句是将一个现成的设计实体定义为一个元件，以供例化。5.3结构描述方式3.COMPONENT_INSTANT语句(元件例化语句

7、)格式：标号名：元件名PORTMAP（信号、…）;举例：u2:and2PORTMAP(nsel,d1,ab)功能：元件例化，即例化元件与设计实体中的连接说明。⑴位置映射法PORT（a,b:INBIT;--and2的端口说明c:OUTBIT);u2:and2MAP(nsel,d1,ab);--位置映射例化语句⑵名称映射法u2:and2MAP(a=>nsel,b=>d1,c=>ab);--名称映射例化语句5.3结构描述方式【实例EX2】一位全加器设计之行为描述【实例EX3】一位全加器设计之RTL描述5.3结构描述方式【实例EX4

8、】一位全加器设计之结构描述注意：结构描述也可用电路图形的方式实现第5章VHDL语言构造体的描述方式【作业】：要求：用1位半加器设计4位加法器（1）半加器用行为描述（2）全加器用结构化描述