vhdl 中的generate语句

vhdl中begin用法VHDL（Very High-Speed Integrated Circuit Hardware Description Language）是一种硬件描述语言，常用于数字电路设计与仿真。

在VHDL 中，有一个关键字“begin”用于定义模块的起始点。

本文将逐步解释VHDL 中“begin”关键字的用法，包括其作用、语法和具体应用等方面。

一、"begin"关键字的作用在VHDL中，每个设计单元都必须包含在一个Entity和一个Architecture 块中。

在Architecture块中，使用“begin”关键字来界定代码块的开始。

这意味着在“begin”之前，可以定义一些声明语句和信号声明等，而在“begin”之后，可以编写一系列的并行或顺序代码语句来实现特定的功能。

因此，“begin”关键字的作用是将代码块划分为不同的部分，实现代码的结构化和可读性的提高。

二、“begin”关键字的语法在VHDL中，使用“begin”关键字的语法如下所示：vhdlarchitecture architecture_name of entity_name is声明语句begin代码块end architecture_name;其中，`architecture_name`为设计模块的名称，`entity_name`为所属的entity名称。

在“begin”关键字之前，可以声明一些变量、常数或信号等。

在“begin”关键字之后，可以编写顺序或并行的代码语句，用于实现特定的功能。

三、”begin“关键字的具体应用1. 顺序语句在VHDL中，可以使用“begin”关键字来定义一个过程块（process block），在其中编写顺序语句。

过程块通常用于描述时序电路行为。

例如，下面的代码展示了一个简单的顺序过程块，其中一个信号按顺序经历了两个状态：vhdlprocessbegin第一个状态state1 <= '1';wait for 10 ns;state1 <= '0';wait for 5 ns;第二个状态state1 <= '1';wait for 10 ns;state1 <= '0';wait for 5 ns;结束过程块wait;end process;在上述代码中，通过使用“begin”关键字，我们可以将两个状态分别放置在不同的代码块中，使得代码的可读性更高。

生成语句生成语句（GENERATE）是一种可以建立重复结构或者是在多个模块的表示形式之间进行选择的语句。

由于生成语句可以用来产生多个相同的结构，因此使用生成语句就可以避免多段相同结构的VHDL程序的重复书写（相当于‘复制’）。

生成语句有两种形式：FOR- GENERATE模式和IF- GENERATE模式。

FOR- GENERATE 模式的生成语句FOR- GENERATE 模式生成语句的书写格式为：[标号：]FOR 循环变量 IN 离散范围 GENERATE<并行处理语句>；END GENERATE [标号]；其中循环变量的值在每次的循环中都将发生变化；离散范围用来指定循环变量的取值范围，循环变量的取值将从取值范围最左边的值开始并且递增到取值范围最右边的值，实际上也就限制了循环的次数；循环变量每取一个值就要执行一次GENERATE语句体中的并行处理语句；最后FOR- GENERATE模式生成语句以保留字END GENERATE [标号：]；来结束GENERATE语句的循环。

生成语句的典型应用是存储器阵列和寄存器。

下面以四位移位寄存器为例，说明FOR- GENERATE模式生成语句的优点和使用方法。

下图所示电路是由边沿D触发器组成的四位移位寄存器，其中第一个触发器的输入端用来接收四位移位寄存器的输入信号，其余的每一个触发器的输入端均与左面一个触发器的Q端相连。

图用D触发器构成的四位移位寄存器根据上面的电路原理图，写出四位移位寄存器的VHDL描述如下。

LIBRARY IEEE;USE IEEE. STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY shift_reg ISPORT（di：IN STD_LOGIC；cp：IN STD_LOGIC；do：OUT STD_LOGIC）；ARCHITECTURE structure OF shift_reg ISCOMPONENT dff --元件说明PORT（d：IN STD_LOGIC；clk：IN STD_LOGIC；q：OUT STD_LOGIC）；END COMPONENT；SIGNAL q：STD_LOGIC_VECTOR(4 DOWNTO 0)；BEGINdff1：dff PORT MAP (di，cp，q（1）)； --元件例化dff2：dff PORT MAP (q（1），cp，q（2）)；dff3：dff PORT MAP (q（2），cp，q（3）)；dff4：dff PORT MAP (q（3），cp，do)；END structure；在上例的结构体中有四条元件例化语句，这四条语句的结构十分相似。

Verilog generate是Verilog HDL中的一种特殊语法，它允许在编译时生成多个相似的硬件电路结构。

在Verilog中，generate语句用于在编译时动态生成硬件电路结构，从而提高代码的灵活性和可重用性。

而在实际应用中，Verilog generate的高级用法能够帮助工程师更好地设计复杂的硬件逻辑。

一、Verilog generate语法简介Verilog generate是一种特殊的语法结构，通过这种语法结构可以在编译时生成多个硬件电路结构。

生成的电路结构可以根据循环语句、条件语句或者其他生成条件来进行动态生成。

这种特性使得Verilog代码可以更加灵活和可重用。

二、使用generate语句设计复杂的硬件逻辑1.根据参数生成不同的硬件结构在Verilog中，可以使用参数来动态生成不同的硬件结构。

通过使用generate语句和for循环，可以根据参数的不同生成不同数量和类型的硬件电路结构。

2.使用generate语句组合多个模块在实际的硬件设计中，经常需要将多个模块进行组合，以实现复杂的功能。

Verilog generate语法可以很好地应用于这种情况，通过generate语句可以动态地生成多个模块的实例，并将它们连接在一起，从而实现复杂的功能。

3.使用generate语句实现复杂的状态机状态机是数字逻辑电路中常见的一种电路结构，用来实现有限状态机的控制功能。

在Verilog中，可以使用generate语句动态生成多个状态机的实例，并将它们连接在一起，从而实现复杂的控制逻辑。

三、Verilog generate语法的优势1.提高代码的灵活性和可重用性使用Verilog generate语法可以使得代码更加灵活和可重用。

通过动态生成多个硬件电路结构，可以适应不同的设计需求，并且可以在不同的项目中重复使用。

2.简化复杂逻辑的设计过程对于一些复杂的硬件逻辑，使用Verilog generate语法可以大大简化设计的过程。

VHDL语法简单总结一个VHDL程序代码包含实体（entity）、结构体（architecture）、配置（configuration）、程序包（package）、库（library）等。

一、数据类型1.用户自定义数据类型使用关键字TYPE，例如：TYPE my_integer IS RANGE -32 TO 32;–用户自定义的整数类型的子集TYPE student_grade IS RANGE 0 TO 100;–用户自定义的自然数类型的子集TYPE state IS (idle, forward, backward, stop);–枚举数据类型，常用于有限状态机的状态定义一般来说，枚举类型的数据自动按顺序依次编码。

2.子类型在原有已定义数据类型上加一些约束条件，可以定义该数据类型的子类型。

VHDL不允许不同类型的数据直接进行操作运算，而某个数据类型的子类型则可以和原有类型数据直接进行操作运算。

子类型定义使用SUBTYPE关键字。

3.数组(ARRAY)ARRAY是将相同数据类型的数据集合在一起形成的一种新的数据类型。

TYPE type_name IS ARRAY (specification) OF data_type;–定义新的数组类型语法结构SIGNAL signal_name: type_name [:= initial_value];–使用新的数组类型对SIGNAL，CONSTANT, VARIABLE进行声明例如：TYPE delay_lines IS ARRAY (L-2 DOWNTO 0) OF SIGNED (W_IN-1 DOWNTO 0);–滤波器输入延迟链类型定义TYPE coeffs IS ARRAY (L-1 DOWNTO 0) OF SIGNED (W_COEF-1 DOWNTO 0);–滤波器系数类型定义SIGNAL delay_regs: delay_lines; –信号延迟寄存器声明CONSTANT coef: coeffs := ( ); –常量系数声明并赋初值4.端口数组在定义电路的输入/输出端口时，有时需把端口定义为矢量阵列，而在ENTITY中不允许使用TYPE进行类型定义，所以必须在包集(PACKAGE)中根据端口的具体信号特征建立用户自定义的数据类型，该数据类型可以供包括ENTITY在内的整个设计使用。

VHDL语法(yǔfǎ)简单总结VHDL语法简单(jiǎndān)总结VHDL语法(yǔfǎ)简单总结一个(yī ɡè)VHDL程序代码包含实体(shítǐ)（entity）、结构(jiégòu)体（architecture）、配置(pèizhì)（configuration）、程序包（package）、库（library）等。

一、数据类型1.用户自定义数据类型使用关键字TYPE，例如：TYPE my_integer IS RANGE -32 TO 32;–用户自定义的整数类型的子集TYPE student_grade IS RANGE 0 TO 100;–用户自定义的自然数类型的子集TYPE state IS (idle, forward, backward, stop);–枚举数据类型，常用于有限状态机的状态定义一般来说，枚举类型的数据自动按顺序依次编码。

2.子类型在原有已定义数据类型(lèixíng)上加一些约束条件，可以定义(dìngyì)该数据类型的子类型。

VHDL不允许不同类型的数据直接进行操作运算，而某个数据类型的子类型则可以和原有类型数据直接进行操作运算。

子类型定义使用(shǐyòng)SUBTYPE关键字。

3.数组(ARRAY)ARRAY是将相同数据类型的数据集合在一起(yīqǐ)形成的一种新的数据类型。

TYPE type_name IS ARRAY (specification) OF data_type;–定义新的数组类型(lèixíng)语法结构SIGNAL signal_name: type_name [:=initial_value];–使用新的数组类型对SIGNAL，CONSTANT, VARIABLE进行声明例如：TYPE delay_lines IS ARRAY (L-2 DOWNTO 0) OF SIGNED (W_IN-1 DOWNTO 0);–滤波器输入延迟链类型定义TYPE coeffs IS ARRAY (L-1 DOWNTO 0) OF SIGNED (W_COEF-1 DOWNTO 0);–滤波器系数(xìshù)类型定义SIGNAL delay_regs: delay_lines; –信号延迟(yánchí)寄存器声明CONSTANT coef: coeffs := ( ); –常量(chángliàng)系数声明并赋初值4.端口数组在定义电路的输入/输出端口时，有时需把端口定义为矢量阵列，而在ENTITY中不允许使用TYPE进行类型定义，所以(suǒyǐ)必须在包集(PACKAGE)中根据端口的具体信号特征建立用户自定义的数据类型，该数据类型可以供包括ENTITY在内的整个设计使用。

Verilog-2001之generate语句的用法Verilog-1995 支持通过以声明实例数组的形式对primitive和module进行复制结构建模。

而在Verilog-2001里，新增加的generate语句拓展了这种用法（其思想来源于VHDL语言）。

除了允许复制产生primitive和module的多个实例化，同时也可以复制产生多个net、reg、parameter、assign、always、initial、task、function。

在generate中引入了一种新的变量类型：genvar，用以在generate-for语句中声明一个正整数的索引变量（如果将“X”或“Z”或者“负值”赋给genvar 变量，将会出错）。

genvar 变量可以声明在generate语句内，也可以声明在generate语句外。

generate语句有generate-for、genreate-if和generate-case三种语句；generate-for语句① generate-for语句必须用genvar关键字定义for的索引变量；② for的内容必须用begin…end块包起来，哪怕只有一句；③begin…end块必须起个名字；例1：一个参数化的gray-code to binary-code 转换器；这里采用复制产生多个assign语句的形式来实现；module gray2bin1 (bin, gray);parameter SIZE = 8; // this module is parameterizableoutput [SIZE-1:0] bin;input [SIZE-1:0] gray;genvar i;generatefor(i=0; i<SIZE; i=i+1)begin: bitassign bin[i] = ^gray[SIZE-1:i];endendgenerateendmodule等同于下面的语句：assign bin[0] = ^gray[SIZE-1:0];assign bin[1] = ^gray[SIZE-1:1];assign bin[2] = ^gray[SIZE-1:2];assign bin[3] = ^gray[SIZE-1:3];assign bin[4] = ^gray[SIZE-1:4];assign bin[5] = ^gray[SIZE-1:5];assign bin[6] = ^gray[SIZE-1:6];assign bin[7] = ^gray[SIZE-1:7];例2：还是例1的gray-code to binary-code 转换器；不过这里采用复制产生多个always语句的形式来实现；module gray2bin2 (bin, gray);parameter SIZE = 8; // this module is parameterizableoutput [SIZE-1:0] bin;input [SIZE-1:0] gray;reg [SIZE-1:0] bin;genvar i;generatefor(i=0; i<SIZE; i=i+1)begin: bitalways @(gray[SIZE-1:i]) // fixed part selectbin[i] = ^gray[SIZE-1:i];endendgenerateendmodule等同于下面的语句：always @(gray[SIZE-1:0]) // fixed part selectbin[0] = ^gray[SIZE-1:0];always @(gray[SIZE-1:1]) // fixed part selectbin[1] = ^gray[SIZE-1:1];always @(gray[SIZE-1:2]) // fixed part selectbin[2] = ^gray[SIZE-1:2];always @(gray[SIZE-1:3]) // fixed part selectbin[3] = ^gray[SIZE-1:3];always @(gray[SIZE-1:4]) // fixed part selectbin[4] = ^gray[SIZE-1:4];always @(gray[SIZE-1:5]) // fixed part selectbin[5] = ^gray[SIZE-1:5];always @(gray[SIZE-1:6]) // fixed part selectbin[6] = ^gray[SIZE-1:6];always @(gray[SIZE-1:7]) // fixed part selectbin[7] = ^gray[SIZE-1:7];例3：一个行波进位加法器，在begin…end内部定义局部变量，并且在generate语句内定义genvar变量；module addergen1 (co, sum, a, b, ci);parameter SIZE = 4;output [SIZE-1:0] sum;output co;input [SIZE-1:0] a, b;input ci;wire [SIZE :0] c;assign c[0] = ci;generategenvar i;for(i=0; i<SIZE; i=i+1)begin: bitwire t1, t2, t3; // generated net declarationxor g1 (t1, a[i], b[i]);xor g2 (sum[i], t1, c[i]);and g3 (t2, a[i], b[i]);and g4 (t3, t1, c[i]);or g5 (c[i+1], t2, t3);endendgenerateassign co = c[SIZE];endmodule等同于下面的语句：wire bit[0].t1, bit[0].t2, bit[0].t3;xor bit[0].g1 (bit[0].t1, a[0], b[0]);xor bit[0].g2 (sum[0], bit[0].t1, c[0]);and bit[0].g3 (bit[0].t2, a[0], b[0]);and bit[0].g4 (bit[0].t3, bit[0].t1, c[0]);or bit[0].g5 (c[0+1], bit[0].t2, bit[0].t3);wire bit[1].t1, bit[1].t2, bit[1].t3;xor bit[1].g1 (bit[1].t1, a[1], b[1]);xor bit[1].g2 (sum[1], bit[1].t1, c[1]);and bit[1].g3 (bit[1].t2, a[1], b[1]);and bit[1].g4 (bit[1].t3, bit[1].t1, c[1]);or bit[1].g5 (c[1+1], bit[1].t2, bit[1].t3);wire bit[2].t1, bit[2].t2, bit[2].t3;xor bit[2].g1 (bit[2].t1, a[2], b[2]);xor bit[2].g2 (sum[2], bit[2].t1, c[2]);and bit[2].g3 (bit[2].t2, a[2], b[2]);and bit[2].g4 (bit[2].t3, bit[2].t1, c[2]);or bit[2].g5 (c[2+1], bit[2].t2, bit[2].t3);wire bit[3].t1, bit[3].t2, bit[3].t3;xor bit[3].g1 (bit[3].t1, a[3], b[3]);xor bit[3].g2 (sum[3], bit[3].t1, c[3]);and bit[3].g3 (bit[3].t2, a[3], b[3]);and bit[3].g4 (bit[3].t3, bit[3].t1, c[3]);or bit[3].g5 (c[3+1], bit[3].t2, bit[3].t3);这样，复制产生的实例名称为：xor gates: bit[0].g1 bit[1].g1 bit[2].g1 bit[3].g1 bit[0].g2 bit[1].g2 bit[2].g2 bit[3].g2 and gates: bit[0].g3 bit[1].g3 bit[2].g3 bit[3].g3bit[0].g4 bit[1].g4 bit[2].g4 bit[3].g4 or gates: bit[0].g5 bit[1].g5 bit[2].g5 bit[3].g5复制产生的wire组为：bit[0].t1 bit[1].t1 bit[2].t1 bit[3].t1bit[0].t2 bit[1].t2 bit[2].t2 bit[3].t2bit[0].t3 bit[1].t3 bit[2].t3 bit[3].t3可见，给begin…end块命名的用途！例4：一个行波进位加法器，使用外部定义的变量，这样就不会对外部变量做变动；module addergen1 (co, sum, a, b, ci);parameter SIZE = 4;output [SIZE-1:0] sum;output co;input [SIZE-1:0] a, b;input ci;wire [SIZE :0] c;wire [SIZE-1:0] t [1:3];genvar i;assign c[0] = ci;generatefor(i=0; i<SIZE; i=i+1)begin: bitxor g1 ( t[1][i], a[i], b[i]);xor g2 ( sum[i], t[1][i], c[i]);and g3 ( t[2][i], a[i], b[i]);and g4 ( t[3][i], t[1][i], c[i]);or g5 ( c[i+1], t[2][i], t[3][i]);endendgenerateassign co = c[SIZE];endmodule这样，复制产生的实例名称为：xor gates: bit[0].g1 bit[1].g1 bit[2].g1 bit[3].g1bit[0].g2 bit[1].g2 bit[2].g2 bit[3].g2 and gates: bit[0].g3 bit[1].g3 bit[2].g3 bit[3].g3bit[0].g4 bit[1].g4 bit[2].g4 bit[3].g4 or gates: bit[0].g5 bit[1].g5 bit[2].g5 bit[3].g5而外部变量t与a,b,sum等一样，没有复制产生新的变量组例5：多层generate语句所复制产生的实例命名方式；parameter SIZE = 2;genvar i, j, k, m;generatefor(i=0; i<SIZE; i=i+1)begin: B1 // scope B1[i]M1 N1(); // instantiates B1[i].N1for(j=0; j<SIZE; j=j+1)begin: B2 // scope B1[i].B2[j]M2 N2(); // instantiates B1[i].B2[j].N2for(k=0; k<SIZE; k=k+1)begin: B3 // scope B1[i].B2[j].B3[k]M3 N3(); // instantiates B1[i].B2[j].B3[k].N3 endendif(i>0)for(m=0; m<SIZE; m=m+1)begin: B4 // scope B1[i].B4[m]M4 N4(); // instantiates B1[i].B4[m].N4endendendgenerate下面是复制产生的实例名称的几个例子：B1[0].N1 B1[1].N1B1[0].B2[0].N2 B1[0].B2[1].N2B1[0].B2[0].B3[0].N3 B1[0].B2[0].B3[1].N3B1[0].B2[1].B3[0].N3B1[1].B4[0].N4 B1[1].B4[1].N4generate-if语句根据条件不同产生不同的实例化，即根据模块参数（常量）的条件是否满足来选择其中一段代码生成相应的电路，不如`ifdef …`elsif …`else …`endif；例1：module generate_if (a,b,c,y);input a,b,c;output y;localparam SIZE = 12; // 参数常量generateif (SIZE < 8)assign y = a & b & c;else if (SIZE == 8)assign y = a & b | c;elseassign y = a | b | c; // 最后该语句生成电路；endgenerateendmodule例2：module multiplier(a,b,product);parameter a_width = 8, b_width = 8;localparam product_width = a_width+b_width;// localparam can not be modified directly with the defparam statement or the module instance statement，它是内部使用的局部参数 # input [a_width-1:0] a;input [b_width-1:0] b;output [product_width-1:0] product;generateif((a_width < 8) || (b_width < 8))CLA_multiplier #(a_width,b_width) u0(a, b, product);// instantiate a CLA multiplierelseWALLACE_multiplier #(a_width,b_width)u1(a,b,product);// instantiate a Wallace-tree multiplierendgenerate// The generated instance name is u1endmodule注意：这里的条件都是常量条件，非常量条件不能综合；generate-case语句跟generate-if语句一样的用法，只是采用case语句的形式。

VHDL的基本描述语句有并行语句(Concurrent Statements)和顺序语句(Sequential Statements)两大类（如表8-3所示）。

在系统设计中，这些基本描述语句从不同侧面完整地描述了数字系统的硬件结构和基本逻辑功能。

表8-3VHDL的并行语句和顺序语句并行语句用于表示算法模块间的连接关系，相互之间无次序关系，它们是并行执行的，与书写顺序无关。

VHDL的结构体由若干相互联系的并行描述语句组成，如图8-3所示。

并行描述语句在结构体中的语法格式如下：ARCHITECTURE 结构体名OF 实体名IS{说明语句}BEGIN{并行语句}END ARCHITECTURE 结构体名；并行描述语句主要有：并行信号赋值语句（Concurrent Signal Assignments）、进程语句(Process Statements)、块语句(Block Statements) 、元件例化语句(Component Instantiations)、生成语句(Generate Statements) 及并行过程调用语句(Concurrent Procedure Calls)等六种。

其中，进程语句和块语句是两种最主要、最常用的并行描述语句。

本节介绍这六种并行描述语句及其功能。

一、进程语句(TOP)进程PROCESS语句本身是并行描述语句，但却包含一系列顺序描述语句。

所以，设计中各个进程是并行执行，而各进程内的顺序描述语句却是按顺序执行。

进程与其他部分的通信，是通过从进程外的信号或端口中读取或者写入值来完成。

进程语句的语法格式如下：[进程名称：]PROCESS [（敏感表）]{进程声明}BEGIN{顺序语句}END PROCESS [进程名称]；其中，进程声明是对子程序、类型、常量和变量等的说明；敏感表（Sensitivity_list）是所有敏感信号（包括端口）的列表；敏感表的语法格式为：信号名称{，信号名称}所谓进程对信号敏感，是指当信号发生变化时，能够触发进程中语句的执行。

vhdl中begin用法-回复VHDL中的begin 用法是非常重要的，它用于定义一个过程（process）或者一个架构（architecture）的开始位置。

在一段VHDL代码中，一个过程或者一个架构通常由begin 关键字作为它们的开始，然后通过end 关键字来标记结束位置。

本文将一步一步回答有关VHDL 中begin 用法的问题，并提供详细的解释和示例。

1. 什么是VHDL？VHDL（VHSIC Hardware Description Language）是一种硬件描述语言，用于描述和设计数字电路和系统。

它是一种高级语言，旨在提供描述电路行为和结构的方法。

VHDL广泛用于工业自动化、航空航天和通信等领域的数字系统设计。

2. 什么是begin 关键字？begin 是VHDL代码中的一个关键字，用于定义过程或架构的开始位置。

在一个过程或者一个架构中，begin 可以标记代码的开始，并指示该过程或架构要执行的操作。

3. begin 关键字的语法是什么样的？begin 关键字的一般语法如下：begin代码逻辑end;在begin 和end 之间，你可以编写任意数量的代码行，用于定义过程或架构要执行的操作。

4. begin 关键字如何用于过程？在一个过程中，begin 关键字通常用于开始过程的主体部分。

在begin 和end 关键字之间，可以编写具体的操作步骤以及其他语句。

下面是一个简单的示例：process (clk)beginif rising_edge(clk) then执行操作步骤end if;end process;在这个示例中，begin 关键字标记了过程的开始位置。

在begin 和end 关键字之间，可以定义在时钟上升沿触发时要执行的操作。

5. begin 关键字如何用于架构？在一个架构中，begin 关键字通常用于开始架构的主体部分。

在begin 和end 关键字之间，可以编写具体的结构实现和信号赋值。

科目：VHDL语言与数字系统EDA设计专业：微电子与固体电子学学生姓名：陈庆宇提交日期： 2011年5月26号目录实验一 (1)实验二 (5)实验三 (9)实验四 (11)实验五 (17)作业 (27)实验一1. 实验内容1. 用IF 语句设计一个四－十六译码器；2. 用CASE 语句设计一个四－十六译码器；3. 用GENERATE 语句构造一个串行的十六进制计数器。

2. 实验目的会用VHDL 语言实现一些简单的组合逻辑和时序逻辑，学会使用相关EDA 软件进行VHDL 代码的输入、仿真。

3. 实验方案本实验有三个小实验组成，先分别将方案分别列出：a ：用IF 语句设计一个四－十六译码器接口信号的定义如图--1：g1，g2a ，g2b 为片选信号，sel 为输入 编码，y 为译码输出b ：用CASE 语句设计一个四－十六译码器 接口定义同样的如图-1：g1，g2a ，g2b 为片选信号，sel 为输入编码，y 为译码输出c ：用GENERATE 语句构造一个串行的十六进制计数器先用行为描述设计一个D 触发器，然后用结构描述的方法将四个D 触发器用特定的接法连接起来。

其中clk 、clr 为时钟和清零输入，q 为计数输出。

4.仿真结果（仿真软件：Quartus II 7.2 ）a：用IF语句实现的四－十六译码器的仿真结果上图为：片选信号无效的时候的仿真波形，输出为高电平。

上图为：片选信号有效的时候的仿真波形。

b：用CASE语句实现的一个四－十六译码器的仿真结果（直接让片选有效）c：用GENERATE语句构造的串行的十六进制计数器的仿真波形注：当clr为0时对计数结果清零，时钟上升沿计数器加1.5.关键部分代码a：用IF语句设计一个四－十六译码器PROCESS(G1,g2a,g2b,sel)beginif(g1='1'and g2a='0'and g2b='0')thenif(sel="0000")then y<="1111111111111110";elsif(sel="0001")then y<="1111111111111101";elsif(sel="0010")then y<="1111111111111011";elsif(sel="0011")then y<="1111111111110111";elsif(sel="0100")then y<="1111111111101111";elsif(sel="0101")then y<="1111111111011111";elsif(sel="0110")then y<="1111111110111111";elsif(sel="0111")then y<="1111111101111111";elsif(sel="1000")then y<="1111111011111111";elsif(sel="1001")then y<="1111110111111111";elsif(sel="1010")then y<="1111101111111111";elsif(sel="1011")then y<="1111011111111111";elsif(sel="1100")then y<="1110111111111111";elsif(sel="1101")then y<="1101111111111111";elsif(sel="1110")then y<="1011111111111111";elsif(sel="1111")then y<="0111111111111111";else y<="XXXXXXXXXXXXXXXX";end if;else Y<="1111111111111111";end if;end process;b：用CASE语句设计一个四－十六译码器case sel iswhen "0000"=>y<="1111111111111110";when "0001"=>y<="1111111111111101";when "0010"=>y<="1111111111111011";when "0011"=>y<="1111111111110111";when "0100"=>y<="1111111111101111";when "0101"=>y<="1111111111011111";when "0110"=>y<="1111111110111111";when "0111"=>y<="1111111101111111";when "1000"=>y<="1111111011111111";when "1001"=>y<="1111110111111111";when "1010"=>y<="1111101111111111";when "1011"=>y<="1111011111111111";when "1100"=>y<="1110111111111111";when "1101"=>y<="1101111111111111";when "1110"=>y<="1011111111111111";when "1111"=>y<="0111111111111111";when others =>y<="XXXXXXXXXXXXXXXX";end case;c：用GENERATE语句构造一个串行的十六进制计数器architecture count16er of count16 iscomponent dfip isport(d:in std_logic;clr:in std_logic;ck:in std_logic;q:out std_logic;qb:out std_logic);end component;signal clk_in:std_logic_vector(4 downto 0);beginclk_in(0)<=clk;G1:for i in 0 to 3 generateU0:dfip port map(d=>clk_in(i+1),ck=>clk_in(i),clr=>clr,q=>q(i),qb=>clk_in(i+1));end generate;end count16er;实验二1. 实验内容1. 设计一个两位二进制的加法器2. 设计一个两位的BCD 计数器2. 实验目的会用VHDL 语言的多种描述方式实现典型的组合逻辑和时序逻辑，学会使用相关EDA 软件进行VHDL 代码的输入、仿真。

vivado中generate语句
在Xilinx Vivado工具中，`generate`语句用于在HDL （硬件描述语言）代码中生成特定的硬件结构或实例。

这种语句使得可以根据特定条件或参数的值在编译时根据需要生成硬件结构，从而优化设计和提高效率。

`generate`语句通常与`if`、`case`或`for`等条件语句结合使用。

以下是一些常见的`generate`语句的示例：
1. 使用`if`条件生成硬件结构：
```verilog
generate
if (condition)
// 生成硬件结构
else
// 生成不同的硬件结构
endgenerate
```
2. 使用`case`语句生成硬件结构：
```verilog
generate
case (selector)
value_A: // 生成与value_A 相关的硬件结构
value_B: // 生成与value_B 相关的硬件结构
default: // 生成与其他值相关的硬件结构
endcase
endgenerate
```
3. 使用`for`循环生成多个实例：
```verilog
generate
for (i = 0; i < N; i = i + 1)
// 生成多个相似的硬件实例
endgenerate
```
这些示例只是`generate`语句的一些常见用法。

实际上，Vivado支持更复杂的结构生成，包括层次结构的生成和参数化生成等。

使用`generate`语句，可以根据不同的条件和参数生成不同的硬件结构，并实现可重用和高效的设计。

VHDL之concurrent之generateGENERATE It is another concurrent statement (along with operators and WHEN). It is equivalent to the sequential statement LOOP in the sense that itallows a section of code to be repeated a number of times, thus creating several instances of the same assignments. 1) FOR / GENERATE:　notice that GENERATE must be labeled.label: FOR identifier IN range GENERATE (concurrent assignments)END GENERATE; 2) IF/GENERATE An irregular form is also available, which uses IF/GENERATE (with an IF equivalent; recall that originally IF is a sequential statement). Here ELSE is not allowed. label1: FOR identifier IN range GENERATE ...label2: IF condition GENERATE (concurrent assignments)END GENERATE;...END GENERATE;Example 1SIGNAL x: BIT_VECTOR (7DOWNTO0);SIGNAL y: BIT_VECTOR (15DOWNTO0);SIGNAL z: BIT_VECTOR (7DOWNTO0);...G1: FOR i IN x'RANGE GENERATE z(i) <= x(i) AND y(i+8);END GENERATE;Example 2 Vector Shifter The output vector must be a shifted version of the input vector, with twice its width and an amount of shift specified by another input. For example, if the input bus has width 4, and the present value is ‘‘1111’’, then the output should be one of the lines of the following matrix (the original vector is underscored): row(0): 0 0 0 0 1 1 1 1 row(1): 0 0 0 1 1 1 1 0 row(2): 0 0 1 1 1 1 0 0 row(3): 0 1 1 1 1 0 0 0 row(4): 1 1 1 1 0 0 0 01------------------------------------------------2LIBRARY ieee;3USE ieee.std_logic_1164.all;4 ------------------------------------------------5ENTITY shifter IS6PORT ( inp: IN STD_LOGIC_VECTOR (3DOWNTO0);7 sel: IN INTEGER RANGE0TO4;8 outp: OUT STD_LOGIC_VECTOR (7DOWNTO0));9END shifter;10------------------------------------------------11ARCHITECTURE shifter OF shifter IS12 SUBTYPE vector IS STD_LOGIC_VECTOR (7DOWNTO0);13 TYPE matrix IS ARRAY (4DOWNTO0) OF vector;14 SIGNAL row: matrix;15BEGIN16 row(0) <= "0000" & inp;17 G1: FOR i IN1TO4GENERATE18 row(i) <= row(i-1)(6DOWNTO0) & '0';19 END GENERATE;20 outp <= row(sel);21END shifter;22------------------------------------------------。

vhdl 中的generate语句generate语句是在编写VHDL代码时用于生成重复结构的语句。

使用generate语句可以使得代码更加简洁，可读性更强，并且可以快速地生成大量的代码。

generate语句通常包含在architecture体中，在一个实体(entity)中可以定义多个architecture体。

generate语句用于生成不同的电路部件，这些电路部件并不在同一个层次上，而是在一个高层次的模块内部。

generate语句通常用于生成多个实例化模块的问题，针对于那种在实际电路中需要多个相同的模块的情况而言。

begin………其中，generate和end generate配对，位于一个缩进之内的所有语句一起作为generate语句的一部分。

在begin和end之间可以包含各种语句，例如if语句、for循环语句、case语句等。

此外，在generate语句中还可以使用类似于entity体和architecture体的定义方式来定义子程序或组合逻辑的方式来自动生成多种电路。

举个例子，假设我们要为一个N位的2进制加法器自动生成多位全加器。

假设我们已经定义了一个4位全加器，为了生成N位全加器，我们可以使用一个简单的for循环语句：生成一个4位全加器：library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;entity fulladder isport(a: in std_logic; b: in std_logic; cin: in std_logic; s: out std_logic;cout: out std_logic);signal temp1,temp2,temp3,temp4: std_logic;temp1 <= a xor b;temp4 <= temp3 and cin;end str;现在我们可以使用generate语句来生成一个N位的全加器。

vhdl generate用法及搭配VHDL中的generate语句是用于创建重复结构的强大工具。

它允许你根据一个或多个模式，在设计的不同部分生成多个实例。

这对于创建具有相似或完全相同结构的多个对象非常有用，可以简化代码并提高可读性。

基本语法vhdlgeneratestatement;end generate;常用搭配生成块 (generate block): 用于生成一组相关的对象，如多个逻辑门或寄存器。

vhdlgenerategen_block : entity work.block_name port map (port_list);end generate gen_block;生成实例 (generate instance): 用于生成一个或多个特定实体的实例。

vhdlgenerategen_instance : entity work.entity_name port map (port_list);end generate gen_instance;生成循环 (generate loop): 在一个循环中生成多个对象。

vhdlfor i in range generateobject i : entity work.entity_name port map (port_list);end generate;与if-else或case结合: 在某些情况下，你可以使用generate语句与控制结构一起工作，以基于某些条件生成不同的对象。

生成并行语句: 除了上述示例中的语句外，你还可以使用generate与并行语句（如begin-end块）一起工作，以创建并行生成的多个对象。

与for语句结合: 你可以使用for循环来指定生成的对象的数量或其他属性。

与genvar结合: 在某些情况下，可以使用genvar类型变量来控制生成的对象的属性或数量。

与条件编译结合: 使用条件编译和generate可以创建仅在特定条件下生成的代码块。

Verilog-2001添加了generate循环，允许产生module和primitive的多个实例化，同时也可以产生多个variable，net，task，function，continous assignment，initial和always。

在generate 语句中可以引入if-else和case语句，根据条件不同产生不同的实例化。

用法：1. generate语法有generate for, genreate if和generate case三种2. generate for语句必须有genvar关键字定义for的变量3. for 的内容必须加begin和end4. 必须给for语段起个名字例子：1. generate for例子：generategenvar i; //generate 8 samll fifo for in_data[i] 8X72for(i=0; i<NUM_QUEUES; i=i+1) begin: in_arb_queues //NUM_QUEUES = 8small_fifo#( .WIDTH(DATA_WIDTH+CTRL_WIDTH),.MAX_DEPTH_BITS(2))in_arb_fifo(// Outputs.dout ({fifo_out_ctrl[i], fifo_out_data[i]}),.full (),.nearly_full (nearly_full[i]),.prog_full (),.empty (empty[i]),// Inputs.din ({in_ctrl[i], in_data[i]}),.wr_en (in_wr[i]),.rd_en (rd_en[i]),.reset (reset),.clk (clk));end // block: in_arb_queuesendgenerate2.generate if例子：generateif (REG_WIDTH == WRITE_WIDTH) begin : new_data_a_generationassign new_data_a = merge_update ? merge_wr_data : held_wr_data_a;endelse beginassign new_data_a = merge_update ?{{(REG_WIDTH - WRITE_WIDTH - 1){merge_wr_data_sign}}, merge_wr_data} :{{(REG_WIDTH - WRITE_WIDTH){held_wr_data_sign_a}}, held_wr_data_a};endendgenerate3.generate还可以进行多个assign赋值！module anytest_v(input clk,input[7:0] datain,output[7:0] dataout,output finish);wire[7:0] mem[31:0];wire[32*8-1:0] xxx;//reg[7:0] i;generategenvar i;for(i=0;i<=31;i=i+1)begin :wiertechassign mem[i]= 8'b0;endendgenerateendmoduleps: 对于a[8*i+:8]this is the so-called "Indexed vector part selects"在Verilog-1995中，可以选择向量的任一位输出，也可以选择向量的连续几位输出，不过此时连续几位的始末数值的index需要是常量。

generate语句用法Generate语句是Verilog语言中非常常用的一个语句，它可以用来生成不同的代码。

在使用Generate语句之前，需要熟悉以下几个概念：1. Generate语句可以嵌套，也就是说可以在Generate语句中再嵌套Generate语句。

2. Generate语句只在编译时执行，而不是仿真时执行。

3. Generate语句与普通的代码块不同，它会生成多个实例。

4. Generate语句的用法类似于循环语句。

在了解了上面这些概念后，我们可以开始学习Generate语句的用法，主要包括以下几个方面：1. Generate语句的基本结构Generate语句的基本结构如下：```generate//需要生成的代码块endgenerate```其中，`generate`是一个关键字，表示开始一个Generate语句，`endgenerate`是一个关键字，表示结束一个Generate语句，中间的代码块就是需要生成的代码块。

2. Generate语句的用法Generate语句可以用于生成很多不同的代码，下面分别介绍几种用法。

2.1 if-else语句生成器可以使用Generate语句生成if-else的分支语句，代码如下：```module test;parameter N = 8;reg [N - 1 : 0] a;wire [N - 1 : 0] b;generateif (N >= 8) begin : gen_ifassign b = a;endelse begin : gen_elseassign b = ~a;endendgenerateendmodule```在上面的代码中，使用if-else语句来生成assign语句分别给b 赋值，当N>=8时，给b赋值为a，否则赋值为~a。

2.2 for循环生成器可以使用Generate语句生成for循环语句的代码，如下：```module test;parameter N = 8;reg [N - 1 : 0] a;wire [N - 1 : 0] b;generategenvar i;for (i = 0; i < N; i = i + 1) begin : gen_forassign b[i] = a[i];endendgenerateendmodule```在上面的代码中，使用for循环生成了assign语句，将a的值赋值给b。