哈工大CPLD教程-VHDL语言元素ppt课件.ppt

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1、第二章VHDL语言元素2.1VHDL语言的客体2.2VHDL语言的数据类型2.3VHDL数据类型转换2.4VHDL词法规则与标识符2.1VHDL语言的客体VHDL语言中，可以赋予一个质的对象就称为客体。客体主要包括以下三种：变量（VARIABLE）、常量（CONSTANT）、信号（SIGNAL）。2.1.1常量（CONSTANT）(常数)定义一个常数主要是为了使设计实体中的某些量易于阅读和修改。常数说明就是对某一常数名赋予一个固定的值。通常在程序开始前进行赋值，该值的数据类型在说明语句中说明。常数说明语句格式为：CONSTANT常数名：数据类型

2、:=表达式；例如：CONSTANTVcc:REAL:=5.0;CONSTANTFbus:BIT_VECTOR:=“1011”；CONSTANTDelay:TIME:=10ns；注:常量是一个恒定不变的值，一旦做了数据类型和赋值定义，它在程序中就不能再改变。2.1.2变量（VARIABLE）变量只能在进程和子程序中用，是一个局部量，不能将信息带出对它做出定义的当前设计单元。与信号不同，变量的赋值是理想化数据传输，其赋值是立即生效的，不存在任何的延时行为。变量定义语句的格式为：VARIABLE变量名:数据类型:约束条件:=初始值；例如：VARIAB

3、LEn:INTEGERRANGE0TO15:=2;VARIABLEa:INTEGER;变量赋值语句的格式为：目标变量名:=表达式；赋值语句“:=”右边的表达式必须与目标变量具有相同的数据类型，这个表达式可以是一个运算表达式也可以是一个数值。变量赋值语句左边的目标变量可以是单值变量，也可以是变量的集合。例如定义变量：VARIABLEa，b:=REAL；VARIABLEx，y:=BIT_VECTOR（0TO7）；2.1.3信号（SIGNAL）信号是电子电路内部硬件连接的抽象。它可以作为设计实体中的并行语句模块间交流信息的通道。信号及其相关的延时语句

4、明显地体现了硬件系统的特征。信号定义语句的格式为：SIGNAL信号名：数据类型：约束条件:=表达式；例如：SIGNALgnd：BIT:=‘0’；SIGNALdata：STD_LOGIC_VECTOR(7DOWNTO0);信号赋值语句表达式为：目标信号名<=表达式；符号“<=”表示赋值操作，即将数据信息传入。数据信息传入时可以设置延时过程，这与器件的实际传播延时十分接近。因此信号值的代入采用“<=”代入符，而不是像变量赋值时那样用“:＝”。但信号定义时初始赋值符号“:＝”，即仿真的时间坐标是从赋初始值开始的。信号赋值语句举例：x<=y;a<=‘1

5、’；s1<=s2AFTER10ns；注意:变量和信号都必须先定义,后赋值。注意赋值符“<=”和“:＝”的差别。信号与变量的区别：信号和变量是VHDL中重要的客体，他们之间的主要区别有：·信号赋值至少要有δ延时；而变量赋值没有。·信号除当前值外有许多相关的信息，如历史信息和投影波形；而变量只有当前值。·进程对信号敏感而不对变量敏感。·信号可以是多个进程的全局信号；而变量只在定义他们的顺序域可见（共享变量除外）。·信号是硬件中连线的抽象描述，他们的功能是保存变化的数据值和连接子元件，信号在元件的端口连接元件。变量在硬件中没有类似的对应关系，他们用于

6、硬件特性的高层次建模所需要的计算中。2.2VHDL语言的数据类型在对VHDL的客体进行定义时，都要指定其数据类型。VHDL有多种标准的数据类型，并且允许用户自定义数据类型。在VHDL语言语义约束中，对类型的要求反映在赋值语句的目标与源的一致，表达式中操作的一致，子类型中约束与类型的一致等许多方面。2.2.1VHDL中预定义的数据类型（编程者可直接使用）预定义类型在VHDL标准程序包STANDARD中定义，在应用中自动包含进VHDL的源文件，不需要USE语句显示调用。数据类型说明如下。1.整数（INTEGER）整数与数学中整数的定义相似，可以使用

7、预定义运算操作符，如加“＋”、减“－”、乘“×”、除“÷”进行算术运算。在VHDL语言中，整数的表示范围为－2147483647～2147483647，即从－(231－1)到(231－1)。2.实数（REAL）在进行算法研究或实验时，作为对硬件方案的抽象手段，常常采用实数四则运算。实数的定义值范围为－1.0E+38～+1.0E+38。实数有正负数，书写时一定要有小数点。例如：－1.0，+2.5，－1.0E+383.位（BIT）用来表示数字系统中的信号值。位值用字符‘0’或者‘1’（将值放在引号中）表示。与整数中的1和0不同，‘1’和‘0’仅仅表

8、示一个位的两种取值。位数据可以用来描述数字系统中总线的值。位数据不同于布尔数据，可以用转换函数进行转换。4.位矢量（BIT_VECTOR）位矢量是用双