硬件描述语言VHDL.ppt

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1、第九章VHDL程序基础9.1VHDL程序结构9.2VHDL的语言元素9.3VHDL的基本描述语句9.4VHDL结构体的三种描述方法9.5有限状态机的设计硬件描述语言VHDLVHDL的英文全称是VHSIC(VeryHighSpeedIntegratedCircuits)HardwareDescriptionLanguage。于1983年由美国国防部提出，由IEEE进一步发展，并在1987年12月作为IEEE-STD-1076标准公布发行，1993年被更新为IEEE-STD-1164-1993，目前已被广泛应用。1995年我国技术监督局制定的《CAD通用技术规范》推荐VHDL作为我国电子

2、设计自动化硬件描述语言的国家标准。至此，VHDL在我国迅速普及，现在已成为从事硬件电路设计开发人员所必须掌握的一门技术。硬件描述语言VHDL的特点1、支持自顶向下的设计方法2、系统硬件描述能力强－－行为描述、数据流描述、结构描述。3、系统仿真能力强4、工艺无关性初学者如何学好VHDL1、掌握时钟的概念。2、注意VHDL编程与软件编程的差别。3、语法学习贵精不贵多，靠练不靠背。4、注意VHDL语句的可综合性。9.1.1VHDL程序基本结构例1一个2输入的与门的逻辑描述LIBRARYieee;USEieee.std_logic_1164.ALL;ENTITYand2ISPORT(a,b:

3、INSTD_LOGIC;y:OUTSTD_LOGIC);ENDand2;ARCHITECTUREand2xOFand2ISBEGINy<=aANDb;ENDand2x;实体部分结构体部分库（Library）包（Package）实体Entity结构体Architecture配置Configuration存放已编译的实体、结构体、包集合和配置存放各设计模块能共享的数据类型、常数、子程序等。定义电路的输入/输出接口描述电路内部的功能。决定哪一个结构体被使用。VHDL程序基本结构VHDL中常用的资源库为IEEE库。IEEE库:常用的资源库。IEEE库中的三个重要的包集合：STD_LOGIC_

4、1164STD_LOGIC_ARITH（算术运算库）、STD_LOGIC_UNSIGNED等库（LIBRARY）库说明语句的语法形式为：LIBRARY库名；--说明使用什么库USE库名.程序包名.项目名；--说明使用库中哪个程序包及包集合中的项目；库和程序包的用法LIBRARYIEEE;USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USEIEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;USEIEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;WORK库：WORK库是现行作业库。设计者所描述的VHDL语句不需要任何说明，将都存放在WORK库中。WORK库对所有设计都是隐含

5、可见的，因此在使用该库时无需进行任何说明。一点注意：要求：设计文件不能直接存放在根目录下，必须建立一个英文文件夹，系统自动将其视为work库。实体的一般格式为：ENTITY实体名IS[端口说明]；END；实体名必须与文件名相同。ENTITY、IS、END是VHDL的关键字（保留字）。实体名、端口名等均应为符合VHDL命名规则的标识符。端口：指实体中的每一个I/O信号，其功能对应于电路图符号的一个引脚。端口说明则是对一个实体的一组端口的定义，即对基本设计实体与外部接口的描述。端口是设计实体和外部环境动态通信的通道。实体（ENTITY）ENTITYand2IS…ENDand2;端口说明的

6、一般格式为：PORT（端口名{，端口名}：端口模式数据类型；端口名{，端口名}：端口模式数据类型）；端口模式用来说明数据传输通过该端口的方向。端口模式有以下几类：IN（输入）：仅允许数据流进入端口。主要用于时钟输入、控制输入、单向数据输入。OUT（输出）：仅允许数据流由实体内部流出端口。该模式通常用于终端计数一类的输出，不能用于反馈。BUFFER（缓冲）：该模式允许数据流出该实体和作为内部反馈时用，但不允许作为双向端口使用。INOUT（双向）：可以允许数据流入或流出该实体。该模式也允许用于内部反馈。如果端口模式没有指定，则该端口处于缺省模式为：IN。数据类型原则上可以是任何标准的数据

7、类型和用户自定义类型。inininoutoutbufferinoutmodemode模式及其信号源补充说明：在端口说明时，可将几个同样方向、同样数据类型的端口放在同一说明语句里。最后一条端口说明语句后不加分号；PORT(a,b:INSTD_LOGIC;y:OUTSTD_LOGIC);ENTITYadd4ISPORT(a,b:INSTD_LOGIC_VECTOR(3downto0);Ci:INSTD_LOGIC;Sum:OUTSTD_LOGIC_VECTOR