第8章高阻态电路的VHDL设计

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数据对象—常数
指在设计中不会变的值改善代码可读性，便于代码修改必须在程序包、实体、构造体或进程的说明区域加以说明，是全局量一般要赋一初始值保留字——CONSTANT 例： CONSTANT Width : Integer :=8；
定义顺序语句模块，用以将从外部获得的信号值，或内部的运算数据向其它的信号进行赋值。将设计实体内的处理结果向定义的信号或界面端口进行赋值用以调用过程或函数，并将获得的结果赋值于信号
对其它的设计实体作元件调用说明，并将此元件的端口与其它的元件、信号或高层次实体的界面端口进行连接。
元件例化语句
VHDL的设计单元
VHDL的设计单元
Entity(实体) 用来说明模型的外部输入输出特征 Architecture(构造体) 用来定义模型的内容和功能每一个构造体必须有一个实体与它相对应，所以两者一般成对出现

实体

类似一个“黑盒”，实体描述了“黑盒”的输入输出口
黑盒
rst q[7:0] d[7:0] co clk
clk int as
构造体
用来描述实体的内部结构和逻辑功能必须和实体（ENTITY）相联系一个实体（ENTITY）可以有多个构造体构造体的运行是并发的构造体描述方式包括： —行为描述 —结构描述 —混合描述

结构体基本结构
ARCHITECTURE <architecture_name> OF <entity_name> IS

练习一

编写包含以下内容的实体代码端口 D 为12 为 12位双向总线端口 A为12位输出总线端口 INT 是1位输出端口 AS 是一位输出同时被用作内部反馈

超高速集成电路硬件描述语言 VHDL

第八章超高速集成电路硬件描述语言VHDL
第二节 VHDL数据类型和属性
一、VHDL操作目标 VHDL操作目标
目标：是一个或多个代表着目标种类的字符串，目标：是一个或多个代表着目标种类的字符串，多个目标时用“ 号分开。标时用“，”号分开。表达式：规定目标的初始值，这是缺省部分。表达式：规定目标的初始值，这是缺省部分。目标类型：规定目标的特征，VHDL含有很宽范围的数据类目标类型：规定目标的特征，含有很宽范围的数据类型，可以是自定义类型。定义方法：类型名> IS < 类型范围 ; 类型范围> 定义方法： TYPE < 类型名 VHDL有大量与类型兼容的有关规则：有大量与类型兼容的有关规则：有大量与类型兼容的有关规则 1. 赋予目标的表达式数据类型必须和目标数据类型相同；赋予目标的表达式数据类型必须和目标数据类型相同； 2. 许多预先确定的运算符的操作数必须具有相同的类型；许多预先确定的运算符的操作数必须具有相同的类型； 3. 一个实体的类型和它连接到的形式的类型相同。一个实体的类型和它连接到的形式的类型相同。
性。 ARCHITECTURE kxor_arc OF kxor IS 结结结 BEGIN 构构构体体 c1 <= (NOT a1 AND b1) OR (a1 AND NOT体 b1);
1 2 n
END kxor_arc;
第八章超高速集成电路硬件描述语言VHDL
第一节 VHDL的基本组成
第八章超高速集成电路硬件描述语言VHDL
VHDL 概述
一、硬件描述语言
◆ AHDL ◆ HIHDL——TEXAS ◆ DSL——Lattice ◆ Verilog——Gataway Design Automayion IEEE标准标准 ◆ VHDL 美国国防部在80年代初提出了美国国防部在年代初提出了VHSIC（ Very High Speed （年代初提出了 Integrated Circuit）计划，其目标之一是为下一代集成电路的）计划，生产，实现阶段性的工艺极限以及完成10万门级以上的设计万门级以上的设计，生产，实现阶段性的工艺极限以及完成万门级以上的设计，建立一项新的描述方法。年提出了一种新的HDL，称之为建立一项新的描述方法。1981年提出了一种新的年提出了一种新的， VHSIC Hardware Description Language，简称为，简称为VHDL。。

第8章 VHDL设计深入

非结构化的并行语句描述。
8.7.4 结构描述
结构描述方式就是采用模块化设计思想，将一个大的设计划分为许多小模块，逐一设计调试完成，然后利用结构描述方法将其组装起来形成更为复杂的设计。
号传输推迟或延迟了一个时间段。）
8.6.3 仿真
理解：综合器不支持延时语句，干脆给并行语句和顺序语句一个的统一延时解决客观存在的问题。
29
8.7 VHDL的描述风格
VHDL的模块结构具有描述整个设计实体的逻辑功能，对于所希望的电路功能行为，可以在模块中用不同的语句类型和描述方式来表达，对于相同的逻辑行为，可以有不同的语句表达方式。
4
8.1 数据对象
8.1.2 变量
变量的赋值是一种理想化的数据传输，是立即发生的，不存在任何延时行为。其主要作用是在进程中作为临时的数据存储单元。
变量定义范围（局部量）：进程、子程序变量定义语句及示例：
初始值非必须
变量赋值语句及示例：

5
8.1 数据对象
8.1.3 信号
信号是描述硬件系统的基本数据对象。作为一种数值的容器，不但可以容纳当前值，也可以保持历史值。
25
8.4 并行赋值语句讨论
并行语句并不等同于总是并行且同时被执行。例如进程，除非几个进程都是拥有完全相同的敏感信号，否则不可能出现完全并行运行的情况。
这两个语句虽然属于并行语句，但绝大多数情况下并不可能同时执行，除非a、b、c严格同时发生变化。并行赋值语句也包含了类似进程的顺序语句特性：假设在某一稳态条件下s0=0,s1=0;a、b、c、d均为0，此时x=0 。现在假设a发生了一个事件，变为1，这时上面 select赋值语句并不会被执行，因为此句并不对a敏感。这时只会执行红框内语句，因为只有其对a敏感，这时x将从原来的0变为1

《VHDL设计方法》课件

VHDL的数据类型、操作符和选择结构
介绍VHDL中的数据类型、操作符以及常见的选择结构。
第二部分：VHDL的综合和仿真
1
VHDL的综合工流程介绍
梳理VHDL综合的基本工作流程，
VHDL的多层次设计和约束
2
包括综合前的准备和综合后的分析。
探讨VHDL多层次设计的优点以及
如何有器、波形分析器和
《VHDL设计方法》PPT课件
VHDL设计方法 PPT课件大纲
第一部分：VHDL语言基础
VHDL语言简介
介绍VHDL语言的起源、发展和应用领域。
VHDL的设计目标和特点
探讨VHDL设计时的目标和其与其他编程语言的比较。
VHDL实体、端口、体系结构和架构的概念
解释VHDL中常用的实体、端口以及体系结构和架构之间的关系。
键技术和创新应用。
3
VHDL在嵌入式系统设计中的
应用
展示VHDL在嵌入式系统设计中的
VHDL在高速和高性能设计中
4
一些典型应用案例。
的应用
讨论VHDL在高速和高性能设计中的一些挑战和解决方案。
VHDL的可重构性和可重用性
VHDL的面向对象设计和代码重构
探讨VHDL设计中的可重构性和代码的可重用性。展示VHDL中面向对象设计和代码重构的实践。
第四部分：项目设计实战
1
VHDL在数字电路设计中的应
用
VHDL在通信电路设计中的应用
2
介绍VHDL在数字电路设计中的一些经典案例和应用场景。
探讨VHDL在通信电路设计中的关
调试器
介绍VHDL中常用的仿真工具和调
VHDL仿真和综合的选择和考虑因素

VHDL

1.3 VHDL的作用
HDL打破软、硬件的界限传统的数字系统设计分为：
硬件设计（硬件设计人员）
软件设计（软件设计人员）是硬件设计者和 EDA工具之间的界面
EDA工具及 HDL的流行，使电子系统向集成化、大规模和高速度等方向发展。美国硅谷约有80%的 ASIC和 FPGA/CPLD已采用 HDL进行设计。
一般情况下 USE定义区的格式写成
LIBRARY IEEE； USE IEE.STD_LOGIC_1164.ALL; USE IEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL; USE IEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;
2.2 实体声明
实体声明：定义系统的输入输出端口
语法：
ENTITY <entity_name> IS Generic Declarations（类属表）； Port Declarations（端口表）； END <entity_name>; (1076-1987 version) END ENTITY <entity_name> ; ( 1076-1993 version)
子类型声明；常量声明。
END <包名> ; (1076-1987) END PACKAGE BODY <包名> ; (1076-1993)
例：程序包声明
2、库
含义：存放预先完成的程序包和数据集合体的仓库，包含了包或包的汇集格式：LIBRARY 库名；种类： STD 库（默认库） IEEE库 WORK库（默认库）面向ASIC的库用户定义库
硬件描述语言VHDL
1 概述
1.1 什么是VHDL（HDL）？

EDA技术与VHDL设计第8章VHDL设计进阶

EDA技术与VHDL设计第8章VHDL设计进阶第八章《VHDL设计进阶》是在EDA技术与VHDL设计这本书中非常重要的一章，主要讲述了如何在VHDL设计中实现更高级的设计和功能。

本章内容涵盖了分层设计、复用设计、顶层设计、数据类型的使用以及仿真和验证等方面，为读者进一步提升VHDL设计水平提供了重要的指导。

首先，本章从分层设计和复用设计两个方面入手，强调了设计的可维护性和可复用性的重要性。

在分层设计中，通过将整个设计按照功能划分为多个层次，每个层次实现一个特定的功能，从而实现设计的模块化和复用。

而在复用设计中，通过将已有的设计实例化并链接在一起来实现更高级的功能，减少了重复设计的工作量。

这些技术有效地提高了设计的效率和质量。

其次，本章介绍了VHDL中的顶层设计概念。

顶层设计是将整个设计进行整合和连接，执行综合和布局布线等后续步骤的关键。

在顶层设计中，需要注意设计的层次结构和接口的定义，以确保各个模块之间的正确连接和数据传输。

同时，还介绍了一些常用的顶层设计技巧，比如使用标准接口和包装器等，以方便设计和验证。

此外，本章还详细介绍了VHDL中的数据类型的使用。

数据类型是VHDL语言中非常重要的概念，它决定了设计中信号和变量的类型、范围和取值范围等。

本章通过具体的示例演示了在VHDL设计中如何定义和使用各种不同类型的数据，如标量数据类型、复合数据类型和自定义数据类型等。

熟练掌握数据类型的使用对于设计中信号和变量的声明和使用具有重要的意义。

最后，本章还介绍了在VHDL设计中的仿真和验证技术。

仿真是设计过程中非常重要的一环，它可以在设计实现之前通过对设计进行模拟来验证设计的功能和性能是否满足需求。

本章中介绍了VHDL仿真的原理和常用的仿真工具，以及仿真结果的分析和调试。

通过仿真和验证，可以有效地提高设计的可靠性和稳定性。

总而言之，第八章《VHDL设计进阶》是一章非常重要的章节，它涵盖了VHDL设计中的许多关键技术和方法，如分层设计、复用设计、顶层设计、数据类型的使用以及仿真和验证等。

《VHDL电路设计》课件

VHDL在通信系统中的应用
介绍VHDL在通信系统中的应用，如协议解析和信道编码。
VHDL在嵌入式系统中的应用
了解VHDL在嵌入式系统中的应用，如控制逻辑和外设接口。
第八章：VHDL工具介绍
1 VHDL设计工具
介绍常用的VHDL设计工具，如Xilinx ISE和 Altera Quartus。
第五章：VHDL综合
1 VHDL综合的基本原理
了解VHDL综合的基本原理，以及综合对电路
介绍VHDL综合的流程和常用的综合技术，帮助优化电路设计。
3 综合后的回路分析和测试
学习如何分析和测试经过综合的电路，确保其功能和性能的正确性。
第六章：VHDL实现
VHDL实现的方法和流程
实体和体系结构
学习VHDL中的实体和体系结构的概念，理解电路建模的核心原理。
信号和变量
了解VHDL中信号和变量的概念，以及它们在电路设计中的不同作用。
第三章：VHDL建模
VHDL建模方法
介绍VHDL建模的不同方法，并提供适用于不同场景的建模技巧。
单元建模
学习如何使用VHDL进行单元级建模，以便复用和模块化电路设计。
《VHDL电路设计》PPT课件
# VHDL电路设计 PPT课件 ## 第一章：简介 - 什么是VHDL电路设计 - 为什么需要学习VHDL - VHDL的起源和发展历程
第二章：基础语法
VHDL的语法结构
了解VHDL的语法结构和基本元素，为电路设计打下坚实的基础。
数据类型和常量
掌握VHDL中的数据类型和常量的使用，以及它们在电路设计中的应用。
总结
1 VHDL电路设计的关键技术和应用
总结VHDL电路设计中的关键技术和应用，以帮助学习者加深理解。

eda第8章 VHDL与原理图层次型混合设计

PORT( i : IN STD_LOGIC_VECTOR(3 downto 0); DIG :OUT BIT; --增加一个输出引脚，选通LED位 y : OUT STD_LOGIC_VECTOR(6 downto 0) ); END bcd_decode; ARCHITECTURE bcd_decode_architecture OF bcd_decode IS BEGIN
inst1
（2）单击“Mappings”页标签。在“I/O on block”栏里选择引脚clk，在“Signals in node”栏中输入连线节点名称clk。输入完成后，单击“Add”按钮添加到“Existing mappings”栏中。最后单击“确定”按钮。
Block Node clk clk
本例中选择“VHDL”，单击“OK‘’按钮。此时，会弹
出生成模块文件的确认对话框，单击“确定”，进入
VHDL文本编辑窗口。
7. 输入VHDL代码将代码修改为所需要设计的代码。
Counter16.vhd文件的VHDL描述 LIBRARY ieee; USE ieee.std_logic_1164.all; use ieee.std_logic_unsigned.all;
3.创建图标模块
单击（Block Tool）按钮，在适当的位置放置一个符号块。
4. 设置图标模块
（1）在符号块上单击鼠标右键：从弹出的菜单中选择“Block Properties”命令。
★“General”页面： “Name”栏中输入设计文件名称，在“Instance name”栏中输入模块名称。本例中设计名称为“counter16”，模块名称为“instl”。
DIG <= ‘0’; 共阴数码管，位线为0选通，连接到试验箱的位线上

VHDL电路设计.ppt

LPM函数应用
完成数字电子技术课程基本电路的设计
培养学生严谨、务实、创新和
团结协作的精神
VHDL电路设计说课稿
二、课程特色—教学理念
产品开发
基
企业文化
于
E
技术资料的检索能力
认真严谨
基
于
D A 技术的能力
EDA器件的选配能力仿真和开发工具的使用能力基本电路配置及设计能力
电路的测试与分析能力
突注出重职职业业能素力养
EDA技术与VHDL实用教程
FPGA/CPLD 芯片
ASIC、SOC 芯片
一、课程的设置—课程的性质
传统电路设计流程
1、实践性
焊接安装
调试
2、技术性 3、专业性
EDA设计流程
编程下载至芯片
EDA技术与VHDL实用教程
一、课程的设置—课程的性质
代表电子设计技术和应用技术的发展方向
已经广泛应用于社会的各个领域
一、课程的设置—课程的性质
VHDL电路设计（EDA技术）即电子设计自动化技术以计算机为工作平台，以EDA软件工具为开发环境，以硬件描述语言VHDL为设计语言，以可编程器件FPGA/CPLD为实验载体，以ASIC、SOC芯片为目标器件，以电子系统设计为应用方向的电子产品自动化设计过程。
QUARTUSⅡ 等软件和 VHDL等源程序
30岁以下10％
副高以上68％
30-45岁70％
学历结构：均为本科以上学历，6名教师具有研究生学历，占30%。双师结构：教师“双师” 100%。
VHDL电路设计说课稿
三、教学团队与教学资源—教材分析
曾经使用的理论教材正在使用的理论教材

《VHDL程序设计基础》课件

语法格式
library library_name; use library_name.packag e_name.item;
库的使用
在程序中引用库中的函数、过程、数据类型等。
示例
library IEEE; use IEEE.STD_LOGIC_116 4.ALL;
程序包（Package）
01 程序包描述
并行赋值语句
同时对多个信号进行赋值操作。
生成语句
用于生成多个相似的电路结构，如多路选择器、译码器等。
04 VHDL设计方法
自顶向下设计方法
总词
从整体到局部的设计方法
详细描述
自顶向下设计方法是一种从整体到局部的设计方法，首先确定系统的整体结构和功能，然后逐步细化各个模块的设计，最终完成整个系统的设计。这种方法有助于提高设计的层次性和模块化，便于设计和调试。
状态机设计
总结词
通过实例演示如何使用VHDL设计状态机。
详细描述
介绍状态机的基本概念和设计方法，包括状态图的绘制、状态转移的实现等。通过具体的VHDL代码实现一个有限状态机，并解释代码中的各个部分。
06 VHDL仿真与验证
仿真工具与流程
仿真工具
ModelSim、Vivado Simulation等常用的 VHDL仿真工具，支持多种仿真算法和精度。
02 语法格式
03 包的内容
04 包的使用
05 示例
程序包是库的子集，用于组织相关的函数、过程、数据类型等。
package package_name is
在包中声明函数、过程、数据类型等。
在其他程序中引用包中的内容。
package logic_operators is function AND (A, B: in std_logic) return std_logic; function OR (A, B: in std_logic) return std_logic; end logic_operators;

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ELSE output <=(OTHERS => 'Z');
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
END IF ;
IF enable = "01" THEN output <= input2 ;
ELSE output <=(OTHERS => 'Z');
END IF ;
（接下页）
8.2.3 三态总线电路设计
（接上页）
IF enable = "10" THEN output <= input1 ; ELSE output <=(OTHERS => 'Z');
8.2.2 双向端口设计
例8-12正确的综合结果
8.2 含高阻输出的电路设计
8.2.2 双向端口设计
例8-9的RTL原理图
8.2 含高阻输出的电路设计
8.2.2 双向端口设计
例8-10的综合结果
8.2.3 三态总线电路设计
【例8-11】
LIBRARY IEEE;
USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
ENTITY tristate2 IS
port (control : in std_logic;
in1: in std_logic_vector(7 downto 0);
q : inout std_logic_vector(7 downto 0);
x : out std_logic_vector(7 downto 0));
end tri_state;
END tristate2 ;
ARCHITECTURE multiple_drivers OF tristate2 IS
BEGIN
PROCESS(enable,input3, input2, input1, input0 )
BEGIN
IF enable = "00" THEN output <= input3 ;
datain1, datain2,datain3, datain4 : in std_logic_vector(7 downto 0);
q : out std_logic_vector(7 downto 0) ); end tri2; architecture body_tri of tri2 is begin
例8-11错误的综合结果
8.2 含高阻输出的电路设计
8.2.2 双向端口设计
【例8-12】（注：MaxplusII不支持本例） library ieee; use ieee.std_logic_1164.all; entity tri2 is port (ctl : in std_logic_vector(1 downto 0);
END IF ; IF enable = "11" THEN output <= input0 ;
ELSE output <=(OTHERS => 'Z'); END IF ; END PROCESS; END multiple_drivers;
8.2 含高阻输出的电路设计
8.2.2 双向端口设计
【例8-8】
LIBRARY IEEE;
USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
ENTITY tri_s IS
port (
enable : IN STD_LOGIC;
datain : IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);
dataout : OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0) );
architecture body_tri of tri_state is
begin
process(control,q,in1)
begin
if (control = '0') then x <= q ;
else
q <= in1; x<="ZZZZZZZZ" ;
end if;
end process;
end body_tri;
8.2 含高阻输出的电路设计
8.2.2 双向端口设计
【例8-10】 (以上部分同上例) process(control,q,in1) begin if (control='0') then x <= q ; q <= "ZZZZZZZZ";
else q <= in1; x <="ZZZZZZZZ“; end if; end process; end body_tri;
EDA 技术实用教程
第8 章 VHDL设计深入
第 8 章 VHDL设计深入
8.1、数据对象♠ 8.2、含高阻输出的电路设计♠ 8.3、顺序语句 8.4、并行赋值语句讨论 8.5、IF语句概述 8.6、仿真延时 8.7、VHDL的描述风格
8.2 含高阻输出的电路设计
8.2.1 三态门设计
END bhv;
8.2 含高阻输出的电路设计
8.2.1 三态门设计
8.2 含高阻输出的电路设计
8.2.1 三态门设计
8位3态控制门电路
8.2 含高阻输出的电路设计
8.2.2 双向端口设计
【例8-9】
library ieee;
use ieee.std_logic_1164.all;
entity tri_state is
port ( input3, input2, input1, input0 :
IN STD_LOGIC_VECTOR (7 DOWNTO 0);
enable : IN STD_LOGIC_VECTOR(1 DOWNTO 0);
output : OUT STD_LOGIC_VECTOR (7 DOWNTO 0));
END tri_s ;
ARCHITECTURE bhv OF tri_s IS
BEGIN
PROCESS(enable,datain)
BEGIN
IF enable = '1' THEN dataout <= datain ;
ELSE dataout <="ZZZZZZZZ" ;
END IF ;
END PROCESS;
q <= datain1 when ctl="00" else (others =>'Z') ; q <= datain2 when ctl="01" else (others =>'Z') ; q <= datain3 when ctl="10" else (others =>'Z') ; q <= datain4 when ctl="11" else (others =>'Z') ; end body_tri;