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VHDL入门教程VHDL（Very High-speed Integrated Circuit HardwareDescription Language）是一种用于设计数字电路的硬件描述语言。
它是IEEE 1076标准中规定的一种语言，广泛应用于数字电路的设计、仿真和综合等领域。
本文将为大家介绍VHDL的基础知识和入门教程。
一、VHDL的基本概念1. 实体（Entity）：VHDL代码的最高层次，用于定义模块的输入、输出和内部信号。
2. 架构（Architecture）：定义了实体中的各个信号和组合逻辑的行为。
3. 信号（Signal）：表示数据在电路中的传输和操作。
4. 进程（Process）：定义了组合逻辑的行为，用于描述信号之间的关系。
5. 实体声明（Entity Declaration）：用于描述模块的名称、输入、输出和内部信号。
6. 架构声明（Architecture Declaration）：用于描述模块的内部逻辑。
二、VHDL的基本语法1.实体声明语法：```entity entity_name isport ( port_list );end entity_name;```其中，entity_name是实体的名称，port_list是实体的输入、输出和内部信号。
2.架构声明语法：```architecture architecture_name of entity_name issignal signal_list;beginprocess (sensitivity_list)begin--逻辑行为描述end process;end architecture_name;```其中，architecture_name是架构的名称，entity_name是实体的名称，signal_list是架构的内部信号，sensitivity_list是触发事件的信号列表。
三、VHDL的基本例子下面以一个简单的4位加法器为例介绍VHDL的编写和仿真流程。
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（VHSIC Hardware Description Language）是一种硬件描述语言，用于描述数字电路和系统。
它是由美国国防部（DOD）于20世纪80年代初期的VHSIC（Very High Speed Integrated Circuits）项目中开发的。
VHDL的基本语法包括一些常用的关键字和结构，其中ifdef是其中之一。
ifdef是VHDL中的一个条件编译指令，用于根据给定的条件来判断是否包含某段代码。
在VHDL中，ifdef语句的基本语法如下：```vhdl`ifdef condition-- code to be included if condition is true`else-- code to be included if condition is false`endif```在上面的代码中，condition是一个条件表达式，可以是一个参数、宏定义或者其他已经定义过的条件。
如果condition为真，则会编译`ifdef和`endif之间的代码；如果condition为假，则会编译`else和`endif之间的代码。
使用ifdef可以让我们根据不同的条件来控制代码的编译和包含，这在一些复杂的项目中非常有用。
下面是使用ifdef的一个简单示例：```vhdl`ifdef DEBUGreport "Debug mode is enabled";`elsereport "Debug mode is disabled";`endif```在上面的代码中，如果DEBUG宏被定义了，那么report语句"Debug mode is enabled"将被编译进去；否则将编译进去"Debug mode is disabled"。
除了`ifdef语句外，VHDL还提供了一些其他的条件编译指令，如`ifndef（如果给定条件为假则编译）、`elsif（如果前面的条件为假则继续判断下一个条件）、`elsif和`endif。
vhdl语法总结4四、顺序代码在PROCESS, , PROCEDURE内部的代码都是顺序执⾏的，这样的语句包括IF，WAIT，CASE和LOOP。
变量只能在顺序代码中使⽤，相对于信号⽽⾔，变量是局部的，所以它的值不能传递到PROCESS，和PROCEDURE的外部。
1. 进程(PROCESS)进程内部经常使⽤IF，WAIT，CASE或LOOP语句。
PROCESS具有敏感信号列表(sensitivity list)，或者使⽤WAIT语句进⾏执⾏条件的判断。
PROCESS必须包含在主代码段中，当敏感信号列表中的某个信号发⽣变化时(或者当WAIT语句的条件得到满⾜时)，PROCESS内部的代码就顺序执⾏⼀次。
语法结构如下：[label: ] PROCESS (sensitivity list)[VARIABLE name type [range] [ := initial_value; ]]BEGIN(顺序执⾏的代码)END PROCESS [label];如果要在PROCESS内部使⽤变量，则必须在关键字BEGIN之前的变量声明部分对其进⾏定义。
变量的初始值是不可综合的，只⽤于仿真。
在设计同步电路时，要对某些信号边沿的跳变进⾏监视(时钟的上升沿或下降沿)。
通常使⽤EVENT属性来监视⼀个信号是否发⽣了变化。
2. 信号和变量信号可在PACKAGE，ENTITY和ARCHITECTURE中声明，⽽变量只能在⼀段顺序描述代码的内部声明。
因此，信号通常是全局的，变量通常是局部的。
赋予变量的值是⽴刻⽣效的，在后续的代码中，此变量将使⽤新的变量值，⽽信号的值通常只有在整个PROCESS执⾏完毕后才开始⽣效。
3. IF语句IF/ELSE语句在综合时可能会产⽣不必要的优先级解码电路。
IF语句语法结构如下：IF conditions THEN assignments;ELSIF conditions THEN assignments;ELSE assignments;END IF;————————————————————————————————例：IF (x < y) temp := “1111_1111”;ELSIF (x = y AND w = ‘0’) THEN temp := “1111_0000”;ELSE temp := (OTHERS => ‘0’);4. WAIT语句如果在process中使⽤了WAIT语句，就不能使⽤敏感信号列表了。
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。
