《VHDL的基本语法》
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VHDL基本语句
表达式可以是一个整数或枚举类型的值或数组 选择值有四种表达方式： ● 单个数值 ， 如 ：6 ● 数值选择范围， 如： （2 TO 4）表示取值为2，3，4。 ● 并列数值 如： 3 5 表示取值为3或着5 ● 混合方式 以上三种方式的混合
例
ARCHITECTURE example OF mux4 IS BEGIN PROCESS (sel) 注 BEGIN ●CASE中的选择值必须在表达式的取值范围内； CASE sel IS WHEN 0=> q <= d0 ; ●CASE语句是无序的，所有表达式值都是并行 WHEN 1=> q <= d1 ; 处理；而IF语句是有序的，最起始、最优先 WHEN 2=> q<= d3 ; WHEN 3=> q<= d4 ; 的先处理； WHEN others => NULL; ●可以有很多分支，但OTHERS分支只能有一个， END CASE; 且只能位于最后；用来使所有选择值能涵盖表 END PROCESS; END example; 达式的所有取值，以免插入不必要的锁存器
3、用于多选控制的IF语句：
格式 IF 条件1 THEN
<顺序处理语句1>；
ELSIF 条件2 THEN <顺序处理语句2>； ： ELSIF 条件n-1 THEN <顺序处理语句n-1>； ELSE <顺序处理语句n>； END IF；
P1: PROCESS (clk) BEGIN
IF (clk‘ event and clk=‗1‘ ) THEN
顺序语句
赋值语句
VHDL设计实体内的数据传递以及对端口界面外部数据的读写 都必须通过赋值语句的运行来实现。 功能是将一个值或表达式的运算结果传递给某一数据对象。 赋值语句有两种： 信号赋值语句和变量赋值语句 区别
例
ARCHITECTURE example OF mux4 IS BEGIN PROCESS (sel) 注 BEGIN ●CASE中的选择值必须在表达式的取值范围内； CASE sel IS WHEN 0=> q <= d0 ; ●CASE语句是无序的，所有表达式值都是并行 WHEN 1=> q <= d1 ; 处理；而IF语句是有序的，最起始、最优先 WHEN 2=> q<= d3 ; WHEN 3=> q<= d4 ; 的先处理； WHEN others => NULL; ●可以有很多分支，但OTHERS分支只能有一个， END CASE; 且只能位于最后；用来使所有选择值能涵盖表 END PROCESS; END example; 达式的所有取值，以免插入不必要的锁存器
3、用于多选控制的IF语句：
格式 IF 条件1 THEN
<顺序处理语句1>；
ELSIF 条件2 THEN <顺序处理语句2>； ： ELSIF 条件n-1 THEN <顺序处理语句n-1>； ELSE <顺序处理语句n>； END IF；
P1: PROCESS (clk) BEGIN
IF (clk‘ event and clk=‗1‘ ) THEN
顺序语句
赋值语句
VHDL设计实体内的数据传递以及对端口界面外部数据的读写 都必须通过赋值语句的运行来实现。 功能是将一个值或表达式的运算结果传递给某一数据对象。 赋值语句有两种： 信号赋值语句和变量赋值语句 区别
《VHDL语法基础》PPT课件
(5) 在结构体ART3中，COMPONENT→END COMPONENT 语句结构对所要调用的或门和半加器两元件作了声明 (COMPONENT DECLARATION)，并由SIGNAL语句定义了三 个信号D、E和F，作为中间信号转存点，以利于几个器件间的信 号连接。接下去的“PORT MAP( )”语句称为元件例化语句 (COMPONENT INSTANTIATION)。所谓例化，在电路板上， 相当于往上装配元器件；在逻辑原理图上，相当于从元件库中取 了一个元件符号放在电路原理图上，并对此符号的各引脚进行连 线。例化也可理解为元件映射或元件连接，MAP是映射的意思。 例如，语句“U2：H_ADDER PORT MAP(A=>E，B=>CIN， CO=>F，SO=>SUM)”表示将实体H_ADDER描述的元件U2的引 脚信号A、B、CO和SO分别连向外部信号E、CIN、F和SUM。
(2) VHDL具有丰富的仿真语句和库函数，使得在任何大系 统的设计早期，就能查验设计系统的功能可行性，随时可对系 统进行仿真模拟，使设计者对整个工程的结构和功能可行性做 出判断。
(3) VHDL语句的行为描述能力和程序结构，决定了它具 有支持大规模设计的分解和已有设计的再利用功能。符合市场 需求的大规模系统高效、高速的完成必须有多人甚至多个开发 组共同并行工作才能实现，VHDL中设计实体的概念、程序包 的概念、设计库的概念为设计的分解和并行工作提供了有利的 支持。
END ENTITY OR2； --实体OR2的结构体ART1的说明
ARCHITECTURE ART1 OF OR2 IS
BEGIN C<=A OR B； END ARCHITECTURE ART1；
2) 半加器的逻辑描述 -- IEEE库的使用说明
VHDL语言的基本语法解析
2、变量( Variable )
变量是一个局部变量，它只能在进程语句、函数语句和过程 语句结构中使用，用作局部数据存储。变量常用在实现某种算 法的赋值语句中。
一般格式：
VARIABLE 变量名：数据类型 约束条件：= 表达式；
例: VARIABLE x, y: INTEGER;
--定义x，y为整数变量
SIGNAL Y ，Z ：BIT；
Y<=A(M) ；
--M是不可计算型下标表示
Z<=B(3) ；
--3是可计算型下标表示
C (0 TO 3)<=A (4 TO 7) ； -以段的方式进行赋值
C (4 TO 7)<=A (0 TO 3) ； -以段的方式进行赋值
二、VHDL语言的数据对象
1、常数（ Constant ）
常量的使用范围取决于它被定义的位置 :
(1)程序包中定义的常量具有最大的全局化特性，可以用在调 用此程序包的所有设计实体中；
(2)设计实体中定义的常量，其有效范围为这个实体定义的所 有的结构体；
(3)设计实体中某一结构体中定义的常量只能用于此结构体；
(4)结构体中某一单元定义的常量，如一个进程中，这个常量 只能用在这一进程中。
5，678，0，156E2(=15600) ， 45_234_287(=45234287)
(2) 实数文字： 实数文字也都是十进制的数，但必 须带有小数点，如： 188.993, 88_670_551.453_909(=88670551.453909) ，
1.0，44.99E-2(=0.4499) ，1.335，0.0
?16#F.01#E+2ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ--( 十六进制数表示，等于 3841.00)
VHDL基本语法
变量不是真正的物理量 , 因此不能 出现在敏感信号表中. 出现在敏感信号表中. 在 process 语句中只作为输出存在的 信号 ( 出现在信号赋值符 " < =" 的左 边 ) 不能作为敏感信 号. 既出现在信号赋值符 "<=" 的左边 , 又出现在信号赋值符 "<=" 右边的信 号 , 可以出现在敏感信号表中 , 这是因 为这些信号既作为这块电路的输出 , 又 是电路内部的反馈信号. 是电路内部的反馈信号.
例7 2 与非门. 与非门. 参见程序' (参见程序'例7') ) 说明: 说明: 本例中 , 首先将与非门输入信号 a 和 b 并置 , 生成一个 2 位的 std_logic_vector 信号 sel .信号 C 是与非门的输出. 是与非门的输出.第一个 when 中的 "|" 代表或者 , 即 3 个条件中的任何一 语句. 个满足 , 执行 C <='1' 语句.
格式 : IF 条件 1 THEN 若干顺序执行语句 1 ELSIF 条件 2 THEN 若干顺序执行语句 2 … ELSIF 条件 n-1 THEN 若干顺序执行语句 n-1 ELSE 若干顺序执行语句 n END IF;
(5) 进程语句 进程语句(PROCESS)
进程语句是一个十分重要的语句 进程语句是一个十分重要的语句 , 本质上它描述了一个功能独立的电路 本质上它描述了一个功能独立的电路 块.
CASE语句与 语句一样也是个顺序执 语句与IF语句一样也是个顺序执 语句与 行语句,但使用上有区别. 行语句,但使用上有区别. CASE语句执行时是无序的,所有表达 语句执行时是无序的, 语句执行时是无序的 式是并行处理; 语句是有序的, 式是并行处理;而IF语句是有序的, 语句是有序的 先处理最优先的条件, 先处理最优先的条件,后处理次优先 条件. 条件. 在某种情况下,两种语句都可以使用, 在某种情况下,两种语句都可以使用, 语句比IF语句描述更简捷 但 CASE语句比 语句描述更简捷, 语句比 语句描述更简捷, 更清晰.故应优先选用CASE语句. 语句. 更清晰.故应优先选用 语句
VHDL语法入门
1.1 VHDL程序构件
配置说明
将具体的构造体分配给实体说明 示例
configuration conf1 of xor_gate is for data_flow end for; end conf1;
configuration conf2 of xor_gate is for structure end for; end conf1;
字符串
被双引号括起来的ASCII字符，如，“Hello”；
位串
被双引号括起来的数字序列，其前冠以基数说明符；如， B“0110_1111”，O“117”，X“FFE0”；
1.2 文法规则
文法格式
关键字、标识符：不区分大小写； 注释：‘--’，且只在该文本行有效； 分隔：‘；’为行分隔，VHDL的语句行可写在不同文本行
[端口说明；]
end [设计实体名] ；
1.1 VHDL程序构件
1.1 VHDL程序构件 IN
从外部输入至实体； 单向端口；
entity
1.1 VHDL程序构件 OUT
从实体输出至外部； 单向端口；
entity
1.1 VHDL程序构件 INOUT
可以从外部输入至实体； 也可以从实体输出至外部； 双向端口；
变量：
用于进程、子程序等模块的内部； 局部性数据对象；
1.3 数据对象及类型
例子：信号与变量
p2: process(a) variable tmp: integer:=1; begin tmp:=tmp*2; c2<=a+tmp; end process; end;
entity exmp1 is port(a: in Integer; b: out Integer); end; architecture behv of exmp1 is signal c1,c2: Integer; begin b<=c1+c2; p1: process(a) variable tmp: integer:=0; begin tmp:=tmp+1; c1<=a+tmp; end process;
VHDL基本语句用法 ppt课件
15
10.2.1 并行信号赋值语句
1. 简单信号赋值语句
格式：赋值目标 = 表达式
例： ARCHITECTURE curt OF bc1 IS SIGNAL s1, e, f, g, h : STD_LOGIC ; BEGIN output1 <= a AND b ; output2 <= c + d ; g <= e OR f ; h <= e XOR f ; s1 <= g ;
10.2.4 元件例化语句
1）格式：
COMPONENT 元件名 IS GENERIC （类属表）； -- 元件定义（说明）语句
PORT （端口名表）；
END COMPONENT 文件名；
例化名 ：元件名 PORT MAP（ [端口名 =>] 连接端口名，...） ；
2）说明：
- - - - 元件例化（调用）语句。
c;
END;
例1的逻辑电路图见 图1
2021/3/26
VHDL基本语句用法 ppt课件
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3. 选择信号赋值语句
1）格式:
WITH 选择表达式 SELECT
赋值目标信号 <=表达式1 WHEN 选择值1 表达式2 WHEN 选择值2 ... 表达式n WHEN 选择值n；
2）举例：[例2]
[例3]
4）CASE 语句举例
2021/3/26
VHDL基本语句用法 ppt课件
4
例【 10.1】
LIBRARY IEEE；
USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL；
ENTITY mux41 IS
PORT (s4，s3, s2，s1 : IN STD_LOGIC;
VHDL语法简单总结
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。
第3章VHDL语法基础
--设初始值
FOR I IN 1 DOWNTO 0 LOOP
IF (A(I)=‘1’ AND B(I)=‘0’) THEN
A_LESS _B<=FALSE；
EXIT；
ELSIF (A(I)=‘0’ AND B(I)=‘1’) THEN
A_LESS _B<=TRUE；
--A<B
EXIT；
ELSE NULL；
PROCESS(A) IS
BEGIN TMP <=‘0’；
FOR N IN 0 TO 7 LOOP
TMP <=TMP XOR A(N)；
END LOOP； Y<= TMP；
结果：
END PROCESS；
Y=‘0’— A含偶数个‘1’，
END ARCHITECTURE ART；
Y=‘1’— A含奇数个‘1’。
BEGIN
PROCESS(A，B，C) IS
VARIABLE N： BOOLEAN；
BEGIN
C
IF A THEN N:=B；
ELSE N:=C； END IF； OUTPUT <=N； END PROCESS；
A
OUTPUT
B
对应的硬件电路
END ARCHITECTURE ART；
例3： 由两个2选1多路选择器构成的电路逻辑描述如图所示， 其中，当P1和P2为高电平时下端的通道接通。
A
S2 S1
D C
Z B A
ARCHITECTURE ART OF MUX41 IS
SIGNA S ：STD_LOGIC_VECTOR(1 DOWNTO 0)；
BEGIN
S<=S1 & S2；
VHDL基本语句用法
10.2.4 元件例化语句
COMPONENT 元件名 IS 1）格式： GENERIC （类属表）； -- 元件定义（说明）语句 PORT （端口名表）； END COMPONENT 文件名；
例化名 ：元件名 PORT MAP（ [端口名 =>] 连接端口名，...） ； - - - - 元件例化（调用）语句。 （1） 元件声明语句用于调用已生成的元件,这些元件可能在库中, 也可能是预先编写的元件实体描述.； （2） 元件语句可以在ARCHITECTURE,PACKAGE和BLOCK的说明部分.
--输入初始值 ----当sel=0时选中 当sel为1或3时选中 当sel为2、4、5、6或7时选中 当sel为8～15中任一值时选中
CASE 语句病句举例
【例10.2】
10.1.4 LOOP语句
1 、单个LOOP语句 格式： [ LOOP标号：] LOOP 顺序语句 END LOOP [ LOOP标号 ]; 2、FOR_LOOP语句 格式：
第10章
VHDL基本语句
一：主要内容：VHDL基本语句讲解 ① 顺序语句 ② 并行语句 二：重点掌握：常用VHDL基本语句及应用
10.1 顺序语句
10.1.1 赋值语句
信号赋值语句
变量赋值语句 • 变量赋值语句：
•信号代入语句：
格式: 目的信号变量<=信号变量表达式 例: a<=b;
格式: 目的变量:=表达式 例: c:=a+d
IF 条件 THEN … END IF； 10.1.3 CASE语句
1） CASE语句的结构：
CASE 表达式 IS When 选择值 => 顺序语句； When 选择值 => 顺序语句； ... 【WHEN OTHERS =>】； END CASE ；
VHDL基本语法
一、数据类型A. 标准数据类型1）整数类型（INTEGER）VARIBLE A：INTEGER RANGE -128 TO 128范围-(231-1）~ +(231-1)2#11111111# --binary，=255D8#377#16#FF#2）实数类型和浮点类型（REAL & FLOATING）实数范围-1.0E+38 ~ +1.0E+38大多数EDA工具不支持浮点类型16#0F#E+016#FF.FF#E-13）位类型（BIT）TYPE BITIS（‘0'，‘1')4）位矢量类型（BIT_VECTOR）位矢量（bit_vector）类型实际上就是位（bit）的一位数组，它的表示方法是用双引号将一组位数据括起来。
例如："11010111"。
不难看出,采用位矢量可以很方便地表示电路描述中的总线状态，这在VHDL程序中经常用到。
B"1111-1100" --长度为8X"FBC" --长度为12，=B"1111-1011-1100"O"371" --长度为9，=B"011-111-001"5）布尔类型（BOOLEAN）6）字符类型（CHARACTER）‘A'，‘a'，‘B'，大小写不敏感。
7）字符串类型（TRING）"VHDL"，"MULTI_SCREEN"8）物理类型（physical）--时间类型--The physics unit time is a predefined typeTYPE time IS RANGE -1E18 TO 1E18UNITSfs; -- Femto-secondps = 1000 fs;ns = 1000 ps;us = 1000 ns;ms = 1000 us;sec = 1000ms;min = 60 sec;END UNITS--another--DISTANCE TYPETYPE distance IS RANGE 0 TO 1E16UNITSA;nm = 10A;um = 1000nm;mm = 1000um;cm = 10mm;m = 1000 mm;km = 1000m;END UNITS;9）错误类型（NOTE，WARNING，ERROR，FAILURE）10）自然数、正整数类型（NATURAL & POSITIVE）ENTITY_compare ISPORT（a，b：INTEGER RANGE 0 to 9:=0;c：out Boolean);END compare;B. 自定义数据类型1）枚举类型（ENUMERATED）TYPE PCI_BUSstate IS(Idle，busbusy，write，read，Back off); --PCI总线状态机变量TYPEstd_ulogic IS（'U'，‘X'，‘1'，‘0'，‘Z'，‘W'，‘L'，‘H'，‘-‘）;TYPE boolean IS（false，true);TYPE BITIS（‘0'，‘1');2）整数类型（INTEGER）TYPE digit IS INTEGER RANGE -128 TO 1283）实数类型和浮点类型（REAL & FLOATING）4）数组类型（ARRAY）TYPE MYARRAY IS ARRAY（INTEGER 0 TO 9）OFstd_LOGIC5）存取类型（ACCESS）TYPE line IS ACCESS string; --Line是指向字符串的指针6）文件类型（FILES）TYPE text IS FILE OF string;TYPE input-type IS FILE OF character;7）记录类型（RECODE）--RECORD适于描写总线，通讯协议TYPE PCI_BUS IS RECORDADDR:std_LOCIG_VECTOR(31 DOWNTO 0);DATA:std_LOGIC_VECTOR(31 DOWNTO 0);END RECORD;SEGINAL DECODE1，DECODE2：PCI_BUS;PCI_DEVICE1 <= DECODE1.ADDR;PCI_DEVICE1RAM <= DECODE1.DATA;8）时间类型（TIME）9）VHDLstd_logic在VHDL中，设计人员经常使用的数据类型是枚举类型std_ulogic和它的子类型std_logic，它们都是一个九值逻辑系统。
vhdl基本语法
Testbench文件的编写
时间标度指令`timescale 用于说明程序中 的时间单位和仿真精度。
`timescale module reg test; set; 10ns/1ns
编译指令
程序示例
仿真和延迟时间值度量单位参数 时间单位精度参数
parameter d = 1.55; initial begin
编译指令
是被包含进当前源文件的其他文件名
条件编译指令包括`ifdef,`else,`endif
这些指令用来控制源代码程序是否参与编译：
`define a; ……… `Ifdef a: 程序段1 `else 程序段2 `endif
版板所有 © 广州周立功单片机发展有限公司 2007
//`define a; ……… `Ifdef a: 程序段1 `else 程序段2 `endif
版板所有 © 广州周立功单片机发展有限公司 2007
广州周立功单片机发展有限公司
版板所有 © 广州周立功单片机发展有限公司 2007
系统任务和编译预处理语句 仿真控制任务
系统任务
主要用在测试文件的initial模块内，配合时间延时控制仿真时间 $finish $stop
$finish: 退出仿真器，返回操作系统
$stop: 把EDA工具置成暂停模式，可以通过相应的命令使仿真继续；
$stop和$finish可以带参数，如$finish(0)，根据参数的不同，
编译预处理
编译指令
同C语言的编译预处理指令一样，Verilog HDL也提供了大量的 编译语句。通过编译语句，EDA工具开发商使得用他们的工具解释 Verilog HDL 模型变得相当容易。
第三章VHDL语法
并置一维数组乘整数和实数包括浮点数除整数和实数包括浮点数mod取模整数rem取余整数sll逻辑左移bit或布尔型一维数组srl逻辑右移bit或布尔型一维数组sla算术左移bit或布尔型一维数组sra算术右移bit或布尔型一维数组rol逻辑循环左移bit或布尔型一维数组ror逻辑循环右移bit或布尔型一维数组乘方整数算术操作符abs取绝对值整数variabedata
例：TYPE week IS (sun,mon,tue,wed,thu,fri,sat);
2、数组类型
格式： TYPE 数据类型名 IS ARRAY 范围 OF 原数据类型
例：TYPE word IS ARRAY (0 TO 7) OF STD_LOGIC;
用户定义的数据类型
3、记录Record Types
相同或不同类型的元素组成，类似C中的结构 描述总线或功能块
Type iocell is record Enable :bit; Data :bit_vector(7 downto 0);
end record; singal bus : iocell; bus.Enable <= ‘1’; bus.Data <= “00110110”;
-- a、b、c的数据类型同属4位长的位矢量
d<=e OR f OR g ; h<=(i NAND j)NAND k ；
-- 两个操作符OR相同，不需括号 -- NAND必须加括号
l<=(m XOR n)AND(o XOR p); -- 操作符不同，必须加括号
h<=i AND j AND k ;
-- 两个操作符都是AND，不必加括号
Signal data : std_logic_vector(0 to 3);
例：TYPE week IS (sun,mon,tue,wed,thu,fri,sat);
2、数组类型
格式： TYPE 数据类型名 IS ARRAY 范围 OF 原数据类型
例：TYPE word IS ARRAY (0 TO 7) OF STD_LOGIC;
用户定义的数据类型
3、记录Record Types
相同或不同类型的元素组成，类似C中的结构 描述总线或功能块
Type iocell is record Enable :bit; Data :bit_vector(7 downto 0);
end record; singal bus : iocell; bus.Enable <= ‘1’; bus.Data <= “00110110”;
-- a、b、c的数据类型同属4位长的位矢量
d<=e OR f OR g ; h<=(i NAND j)NAND k ；
-- 两个操作符OR相同，不需括号 -- NAND必须加括号
l<=(m XOR n)AND(o XOR p); -- 操作符不同，必须加括号
h<=i AND j AND k ;
-- 两个操作符都是AND，不必加括号
Signal data : std_logic_vector(0 to 3);
VHDL语法基础
EDA技术与VHDL
VHDL基础语法
§1 VHDL 概述
一、什么是VHDL？
VHDL： VHSIC (Very High Speed Integrated Circuit) Hardware Description Language
二、VHDL的历史
80年代初由美国国防部在实施超高速集成电 路（VHSIC）项目时开发的。 1987年由 IEEE 协会批准为 IEEE 工业标准，
元件例化语句
实体与结构体的关系：
一个设计实体可有多个结构体，代表实体 的多种实现方式。各个结构体的地位相同。 结构体1 结构体2 设计实体 结构体3
。
。 。
结构体n
结构体的语法：
architecture 结构体名称 of 实体名称 [说明语句] begin [功能描述语句]； end [architecture] 结构体名称； is
五、VHDL语言的一些基本特点：
VHDL语言由保留关键字组成。每条VHDL语句由一个分号 （；）结束； 语句结构描述中方括号‚[ ]”内的内容为可选内容。 对于VHDL的编译器和综合器来说，程序文字的大小写是 不加区分的。本书一般使用大写。 例外：‘ ’、‚ ‛所括的字符、字符串大小写意义有 别。 程序中的注释使用双横线‚--”。在VHDL程序的任何一行 中，双横线‚--”后的文字都不参加编译和综合。 为了便于程序的阅读与调试，书写和输入程序时，使用 层次缩进格式，同一层次的对齐，低层次比较高层次缩 进两个字符。 EDA软件要求源程序文件的名字与实体名必须一致，因此 为了使同一个VHDL源程序文件能适应各个EDA开发软件上 的使用要求，建议各个源程序文件的命名均与其实体名 一致。
端口名是设计者为实体的每一个对外通道所取的 名字；端口模式是指这些通道上的数据流动方 式，如输入或输出等； 其中，端口模式： in: 输入型，此端口为只读型。 out: 输出型，只能在实体内部对其赋值。 inout:输入输出型，既可读也可赋值。 buffer: 缓冲型，与 out 相似，但可读。
VHDL基础语法
§1 VHDL 概述
一、什么是VHDL？
VHDL： VHSIC (Very High Speed Integrated Circuit) Hardware Description Language
二、VHDL的历史
80年代初由美国国防部在实施超高速集成电 路（VHSIC）项目时开发的。 1987年由 IEEE 协会批准为 IEEE 工业标准，
元件例化语句
实体与结构体的关系：
一个设计实体可有多个结构体，代表实体 的多种实现方式。各个结构体的地位相同。 结构体1 结构体2 设计实体 结构体3
。
。 。
结构体n
结构体的语法：
architecture 结构体名称 of 实体名称 [说明语句] begin [功能描述语句]； end [architecture] 结构体名称； is
五、VHDL语言的一些基本特点：
VHDL语言由保留关键字组成。每条VHDL语句由一个分号 （；）结束； 语句结构描述中方括号‚[ ]”内的内容为可选内容。 对于VHDL的编译器和综合器来说，程序文字的大小写是 不加区分的。本书一般使用大写。 例外：‘ ’、‚ ‛所括的字符、字符串大小写意义有 别。 程序中的注释使用双横线‚--”。在VHDL程序的任何一行 中，双横线‚--”后的文字都不参加编译和综合。 为了便于程序的阅读与调试，书写和输入程序时，使用 层次缩进格式，同一层次的对齐，低层次比较高层次缩 进两个字符。 EDA软件要求源程序文件的名字与实体名必须一致，因此 为了使同一个VHDL源程序文件能适应各个EDA开发软件上 的使用要求，建议各个源程序文件的命名均与其实体名 一致。
端口名是设计者为实体的每一个对外通道所取的 名字；端口模式是指这些通道上的数据流动方 式，如输入或输出等； 其中，端口模式： in: 输入型，此端口为只读型。 out: 输出型，只能在实体内部对其赋值。 inout:输入输出型，既可读也可赋值。 buffer: 缓冲型，与 out 相似，但可读。
VHDL语法入门
整型、实型： type Integer is range –2147483647 to +2147483647; -- 32位整数 type Real is range –1.0E+38 to +1.0E+38; -- 浮点数
§1. VHDL语法 入门
1.3 数据对象及类型
枚举： type Bit is (’0’,’1’); type Boolean is (false, true); 物理： type Time is range –2147483647 to +2147483647 units fs; ps=1000 fs; ns=1000 ps; us=1000 ns; ms=1000 us; sec=1000 ms; min=60 sec; hr= 60 min; end units;
§1. VHDL语法 入门
1.1 VHDL程序构件
配置说明
将具体的构造体分配给实体说明 示例
configuration conf1 of xor_gate is for data_flow end for; end conf1;
configuration conf2 of xor_gate is for structure end for; end conf1;
1.3 数据对象及类型
数据对象 数据类型
§1. VHDL语法 入门
1.3 数据对象及类型
数据对象
VHDL语言中用于进行赋值等操作的客体 信号（Signal）
信号赋值： sig <= a + b; 信号说明：
端口信号 port (端口信号名：端口模式 数据类型名 [:=初始 值]；…)； 内部信号 signal 信号名：数据类型名 [:=初始值]； 例：signal sel: bit := ’0’;
§1. VHDL语法 入门
1.3 数据对象及类型
枚举： type Bit is (’0’,’1’); type Boolean is (false, true); 物理： type Time is range –2147483647 to +2147483647 units fs; ps=1000 fs; ns=1000 ps; us=1000 ns; ms=1000 us; sec=1000 ms; min=60 sec; hr= 60 min; end units;
§1. VHDL语法 入门
1.1 VHDL程序构件
配置说明
将具体的构造体分配给实体说明 示例
configuration conf1 of xor_gate is for data_flow end for; end conf1;
configuration conf2 of xor_gate is for structure end for; end conf1;
1.3 数据对象及类型
数据对象 数据类型
§1. VHDL语法 入门
1.3 数据对象及类型
数据对象
VHDL语言中用于进行赋值等操作的客体 信号（Signal）
信号赋值： sig <= a + b; 信号说明：
端口信号 port (端口信号名：端口模式 数据类型名 [:=初始 值]；…)； 内部信号 signal 信号名：数据类型名 [:=初始值]； 例：signal sel: bit := ’0’;
VHDL语言的基本语法
--位矢量赋值，a的数据类型是位矢量 位矢量赋值， 的数据类型是位矢量 位矢量赋值 --段赋值 段赋值 a(3 TO 6):=(‘1’,’1’,’0’,’1’); a(0 TO 5):=b(2 TO 7); a(7):=’0’; --位赋值 位赋值
3、信号（Signal） 信号（Signal）
信号是描述硬件系统的基本数据对象，它类似于连接线。 信号是描述硬件系统的基本数据对象，它类似于连接线。它 除了没有数据流动方向说明以外，其他性质与实体的端口（ 除了没有数据流动方向说明以外，其他性质与实体的端口（Port） ） 概念一致。 概念一致。 信号说明格式为： 信号说明格式为： SIGNAL 信号名：数据类型 约束条件：= 初始值； 信号名： 约束条件： 初始值； 信号初始值的设置不是必需的，而且初始值仅在VHDL的行 信号初始值的设置不是必需的，而且初始值仅在VHDL的行 为仿真中有效。 为仿真中有效。 例:SIGNAL temp: STD_LOGIC:=‘0’； ； SIGNAL flaga, flagb: BIT; SIGNAL date: STD_LOGIC_VECTOR (15 DOWNTO 0);
3、字符串型文字 字符是用单引号引起来的ASCII字符，可 字符是用单引号引起来的 字符， 单引号引起来的 字符 以是数值，也可以是符号或字母， 以是数值，也可以是符号或字母，如：‘R’， ， ‘A’，‘*’，‘Z’。 ， ， 。 而字符串则是一维的字符数组，须放在双 而字符串则是一维的字符数组，须放在双 引号中 中有两种类型的字符串： 引号中。VHDL中有两种类型的字符串：文字 中有两种类型的字符串 字符串和数位字符串。 字符串和数位字符串。
常量的使用范围取决于它被定义的位置: 常量的使用范围取决于它被定义的位置
vhdl基本语法(简略共34页)
vhdl基本语法(简略共34页)vhdl基本语法(简略共34页)VHDL硬件描述语言1.1 VHDL概述1.1.1 VHDL的特点VHDL语言作为一种标准的硬件描述语言，具有结构严谨、描述能力强的特点，由于VHDL语言来源于C、Fortran等计算机高级语言，在VHDL语言中保留了部分高级语言的原语句，如if语句、子程序和函数等，便于阅读和应用。
具体特点如下：1. 支持从系统级到门级电路的描述，既支持自底向上（bottom-up）的设计也支持从顶向下（top-down）的设计，同时也支持结构、行为和数据流三种形式的混合描述。
2. VHDL的设计单元的基本组成部分是实体（entity）和结构体（architecture），实体包含设计系统单元的输入和输出端口信息，结构体描述设计单元的组成和行为，便于各模块之间数据传送。
利用单元（componet）、块（block）、过程（procure）和函数（function）等语句，用结构化层次化的描述方法，使复杂电路的设计更加简便。
采用包的概念，便于标准设计文档资料的保存和广泛使用。
3. VHDL语言有常数、信号和变量三种数据对象，每一个数据对象都要指定数据类型，VHDL的数据类型丰富，有数值数据类型和逻辑数据类型，有位型和位向量型。
既支持预定义的数据类型，又支持自定义的数据类型，其定义的数据类型具有明确的物理意义，VHDL是强类型语言。
4. 数字系统有组合电路和时序电路，时序电路又分为同步和异步，电路的动作行为有并行和串行动作，VHDL语言常用语句分为并行语句和顺序语句，完全能够描述复杂的电路结构和行为状态。
1.1.2 VHDL语言的基本结构VHDL语言是数字电路的硬件描述语言，在语句结构上吸取了Fortran和C等计算机高级语言的语句，如IF语句、循环语句、函数和子程序等，只要具备高级语言的编程技能和数字逻辑电路的设计基础，就可以在较短的时间内学会VHDL语言。
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1、1987年的 IEEE 1076（VHDL87） 2、1993年进行了修正（VHDL93）
整理课件
6
VHDL在电子系统设计中的应用
•电子系统的设计模块
整理课件
7
VHDL在电子系统设计中的应用
• 电子系统设计的描述等级 1、行为级 2、RTL级（Register transfer level） 3、逻辑门级 4、版图级 • 用VHDL可以描述以上四个等级
格式： Arcthitecture 构造体名 of 实体名 is
[定义语句] 内部信号、常数、元件、数据类型、函数等的定义
begin [并行处理语句和block、process、function、procedure] end 构造体名；
整理课件
18
VHDL结构要点
• 例子(HalfAdd)
整理课件
VHDL培训教程
欢迎参加VHDL培训
整理课件
1
VHDL培训教程
第一讲、VHDL简介及其结构 第二讲、VHDL中的对象、操作符、数据类型 第三讲、VHDL中的控制语句及模块 第四讲、状态机的设计
整理课件
2
第一讲、VHDL简介及其结构
• 通过本课的学习您可以了解以下几点 1、VHDL 的基本概念 2、VHDL的基本结构 3、VHDL的设计初步
signal databuffer: STD_LOGIC_VECTOR (3 downto 0);
begin
dataout<=databuffer;
process(clock,reset)
begin
if (reset='1') then databuffer<="0000";
elsif (clock'event and clock='1') then
整理课件
8
VHDL在电子系统设计中的应用
•系统设计的描述等级-制版级
整理课件
9
VHDL在电子系统设计中的应用
•系统设计的描述等级-逻辑门级
整理课件
10
VHDL在电子系统设计中的应用
•系统设计的描述等级-RTL级
整理课件
11
VHDL在电子系统设计中的应用
•系统设计的描述等级-行为级
整理课件
12
整理课件
3
什么是VHDL
• VHDLVHSIC Hardware Decription Language
其中VHSICVery High Speed Integrated Circuit
电子设计自动化的关键技术之一是要求用形式化 方法来描述硬件系统。VHDL适应了这种要求。
整理课件
4
VHDL和Verilog HDL
19
VHDL结构要点
• 例子 (FullAdd) （学习如何调用现有模块）
整理课件
20
VHDL结构要点
• 实例(FullAdd)-entity
整理课件
21
VHDL结构要点
• 实例(FullAdd)-architecture
整理课件
22
ห้องสมุดไป่ตู้ 整理课件
23
VHDL中的设计单元
除了entity(实体)和architecture(构造体)外还有 另外三个可以独立进行编译的设计单元
其中端口说明格式为： PORT(端口名1，端口名N：方向：类型） 其中方向有: IN , O整U理T课,件INOUT, BUFFER, LINKAGE15
VHDL结构要点
• 注意
In 信号只能被引用,不能被赋值 out 信号只能被赋值,不能被引用 buffer 信号可以被引用,也可以被赋值
• 简单地说
In 不可以出现在<= 或 : = 的左边
out不可以出现在<= 或 : = 的右边
buffer可以出现整理在课件<= 或 : = 的两边
16
VHDL结构要点
• 例子 (HalfAdd)
其内部结构将整由理课A件rchitecture来描述
17
VHDL结构要点
2、Arcthitecture（构造体）
Library 库的概念
• 用户自己的库
如何使用VHDL描述硬件实体
Entity(实体）
Architecture 1（构造体）
Architecture N
process(进程结构） subprograms(子程序） block(块结构）
procedure（过程）
整理课件
function(函数）
13
library IEEE;
use IEEE.std_logic_1164.all;
use IEEE.std_logic_unsigned.all;
entity count is
port ( clock,reset: in STD_LOGIC;
dataout: out STD_LOGIC_VECTOR (3 downto 0) );
end count;
architecture behaviorl of count is
• Verilog HDL：
另一种硬件描述语言，由Verilog 公司开 发，1995年成为IEEE标准。
优点：简单、易学易用
缺点：功能不如VHDL强大，仿真工具少 • VHDL ：
1987年成为IEEE标准
优点：功能强大、通用性强。
缺点：难学整理课件
5
VHDL的发展历史
• 起源于八十年代，由美国国防部开发 • 两个标准:
if databuffer="1000" then
databuffer<="0000"; else databuffer<=databuffer+'1';
end if;
end if;
end process;
end behavioral; 整理课件
14
VHDL结构要点
1、ENTITY（实体）
格式： Entity 实体名 IS [类属参数说明] [端口说明] End Entity；
• VHDL中的设计单元（可以独立编译）
整理课件
25
Library 库的概念
库： 数据的集合。内含各类包定义、实体、构造体等
• STD库 --VHDL的标准库 • IEEE库 -- VHDL的标准库的扩展 • 面向ASIC的库 --不同的工艺 • 不同公司自定义的库 • 普通用户自己的库
整理课件
26
• Package（包集合）属于库结构的一个层次，存放信 号定义、常数定义、数据类型、元件语句、函数定 义和过程定义。
• Package Body 具有独立对端口(port)的package
• configuration（配置）描述层与层之间的连接关系以 及实体与构造体之间关系。
整理课件
24
VHDL中的设计单元
整理课件
6
VHDL在电子系统设计中的应用
•电子系统的设计模块
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7
VHDL在电子系统设计中的应用
• 电子系统设计的描述等级 1、行为级 2、RTL级（Register transfer level） 3、逻辑门级 4、版图级 • 用VHDL可以描述以上四个等级
格式： Arcthitecture 构造体名 of 实体名 is
[定义语句] 内部信号、常数、元件、数据类型、函数等的定义
begin [并行处理语句和block、process、function、procedure] end 构造体名；
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VHDL结构要点
• 例子(HalfAdd)
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欢迎参加VHDL培训
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VHDL培训教程
第一讲、VHDL简介及其结构 第二讲、VHDL中的对象、操作符、数据类型 第三讲、VHDL中的控制语句及模块 第四讲、状态机的设计
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2
第一讲、VHDL简介及其结构
• 通过本课的学习您可以了解以下几点 1、VHDL 的基本概念 2、VHDL的基本结构 3、VHDL的设计初步
signal databuffer: STD_LOGIC_VECTOR (3 downto 0);
begin
dataout<=databuffer;
process(clock,reset)
begin
if (reset='1') then databuffer<="0000";
elsif (clock'event and clock='1') then
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VHDL在电子系统设计中的应用
•系统设计的描述等级-制版级
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9
VHDL在电子系统设计中的应用
•系统设计的描述等级-逻辑门级
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VHDL在电子系统设计中的应用
•系统设计的描述等级-RTL级
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VHDL在电子系统设计中的应用
•系统设计的描述等级-行为级
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什么是VHDL
• VHDLVHSIC Hardware Decription Language
其中VHSICVery High Speed Integrated Circuit
电子设计自动化的关键技术之一是要求用形式化 方法来描述硬件系统。VHDL适应了这种要求。
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VHDL和Verilog HDL
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VHDL结构要点
• 例子 (FullAdd) （学习如何调用现有模块）
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VHDL结构要点
• 实例(FullAdd)-entity
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VHDL结构要点
• 实例(FullAdd)-architecture
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VHDL中的设计单元
除了entity(实体)和architecture(构造体)外还有 另外三个可以独立进行编译的设计单元
其中端口说明格式为： PORT(端口名1，端口名N：方向：类型） 其中方向有: IN , O整U理T课,件INOUT, BUFFER, LINKAGE15
VHDL结构要点
• 注意
In 信号只能被引用,不能被赋值 out 信号只能被赋值,不能被引用 buffer 信号可以被引用,也可以被赋值
• 简单地说
In 不可以出现在<= 或 : = 的左边
out不可以出现在<= 或 : = 的右边
buffer可以出现整理在课件<= 或 : = 的两边
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VHDL结构要点
• 例子 (HalfAdd)
其内部结构将整由理课A件rchitecture来描述
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VHDL结构要点
2、Arcthitecture（构造体）
Library 库的概念
• 用户自己的库
如何使用VHDL描述硬件实体
Entity(实体）
Architecture 1（构造体）
Architecture N
process(进程结构） subprograms(子程序） block(块结构）
procedure（过程）
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function(函数）
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library IEEE;
use IEEE.std_logic_1164.all;
use IEEE.std_logic_unsigned.all;
entity count is
port ( clock,reset: in STD_LOGIC;
dataout: out STD_LOGIC_VECTOR (3 downto 0) );
end count;
architecture behaviorl of count is
• Verilog HDL：
另一种硬件描述语言，由Verilog 公司开 发，1995年成为IEEE标准。
优点：简单、易学易用
缺点：功能不如VHDL强大，仿真工具少 • VHDL ：
1987年成为IEEE标准
优点：功能强大、通用性强。
缺点：难学整理课件
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VHDL的发展历史
• 起源于八十年代，由美国国防部开发 • 两个标准:
if databuffer="1000" then
databuffer<="0000"; else databuffer<=databuffer+'1';
end if;
end if;
end process;
end behavioral; 整理课件
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VHDL结构要点
1、ENTITY（实体）
格式： Entity 实体名 IS [类属参数说明] [端口说明] End Entity；
• VHDL中的设计单元（可以独立编译）
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Library 库的概念
库： 数据的集合。内含各类包定义、实体、构造体等
• STD库 --VHDL的标准库 • IEEE库 -- VHDL的标准库的扩展 • 面向ASIC的库 --不同的工艺 • 不同公司自定义的库 • 普通用户自己的库
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• Package（包集合）属于库结构的一个层次，存放信 号定义、常数定义、数据类型、元件语句、函数定 义和过程定义。
• Package Body 具有独立对端口(port)的package
• configuration（配置）描述层与层之间的连接关系以 及实体与构造体之间关系。
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VHDL中的设计单元