【文章內(nèi)容簡介】 以讀或?qū)懀荒苡幸粋€驅(qū)動源 IN O U T 雙向，可以通過該端口讀入或?qū)懗鲂畔? 圖 端口模式符號圖 IN O U T B U F F ER I N O U T 【 例－ RS觸發(fā)器 】 LIBRARY IEEE； USE ； ENTITY RSCFQ IS PORT(R， S， CLK： IN STD_LOGIC； Q， QB： BUFFER STD_LOGIC)； END RSCFQ； ARCHITECTURE ART OF RSCFQ IS SIGNAL Q_S， QB_S： STD_LOGIC； BEGIN PROCESS(CLK， R， S) BEGIN IF (CLK39。EVENT AND CLK=?1?)THEN IF(S=?1? AND R=?0?) THEN Q_S=?0?； QB_S=?1?； ELSIF (S=?0? AND R=?1?) THEN Q_S=?1?； QB_S=?0?； ELSIF (S=?0? AND R=?0?) THEN Q_S=Q_S； QB_S=QB_S； END IF； END IF ； Q=Q_S； QB=QB_S； END PROCESS； END ART； 結(jié)構(gòu)體 (ARCHITECTURE) 結(jié)構(gòu)體是用于 描述設(shè)計實體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及實體端口間的邏輯關(guān)系。 結(jié)構(gòu)體內(nèi)部構(gòu)造的描述層次和描述內(nèi)容一般可以用圖 。一般地，一個完整的結(jié)構(gòu)體由兩個基本層次組成： ● 對數(shù)據(jù)類型、常數(shù)、信號、子程序和元件等元素的說明部分。 ● 描述實體邏輯行為的，以各種不同的描述風(fēng)格表達的功能描述語句。 圖 結(jié)構(gòu)體構(gòu)造圖 進程語句塊語句體結(jié)構(gòu)明說體構(gòu)結(jié)述能描功體構(gòu)結(jié)元件例化語句子程序調(diào)用語句信號賦值語句常數(shù)說明數(shù)據(jù)類型說明信號說明例化元件說明子程序說明 結(jié)構(gòu)體將具體實現(xiàn)一個實體。每個實體可以有多個結(jié)構(gòu)體，每個結(jié)構(gòu)體對應(yīng)著實體不同結(jié)構(gòu)和算法實現(xiàn)方案，其間的各個結(jié)構(gòu)體的地位是同等的，它們完整地實現(xiàn)了實體的行為，但同一結(jié)構(gòu)體不能為不同的實體所擁有。結(jié)構(gòu)體不能單獨存在，它必須有一個界面說明，即一個實體。 對于具有多個結(jié)構(gòu)體的實體，必須用 CONFIGURATION配置語句指明用于綜合的結(jié)構(gòu)體和用于仿真的結(jié)構(gòu)體，即在綜合后的可映射于硬件電路的設(shè)計實體中，一個實體只對應(yīng)一個結(jié)構(gòu)體。 在電路中，如果實體代表一個器件符號，則結(jié)構(gòu)體描述了這個符號的內(nèi)部行為。當把這個符號例化成一個實際的器件安裝到電路上時，則需配置語句為這個例化的器件指定一個結(jié)構(gòu)體 (即指定一種實現(xiàn)方案 )，或由編譯器自動選一個結(jié)構(gòu)體。 1. 結(jié)構(gòu)體的一般語句格式 結(jié)構(gòu)體的語句格式如下： ARCHITECTURE 結(jié)構(gòu)體名 OF 實體名 IS [說明語句 ] BEGIN [功能描述語句 ] END ARCHITECTURE 結(jié)構(gòu)體名； 其中，實體名必須是所在設(shè)計實體的名字，而結(jié)構(gòu)體名可以由設(shè)計者自己選擇，但當一個實體具有多個結(jié)構(gòu)體時，結(jié)構(gòu)體的取名不可重復(fù)。 2．結(jié)構(gòu)體說明語句 結(jié)構(gòu)體中的說明語句是對結(jié)構(gòu)體的功能描述語句中將要用到的信號 (SIGNAL)、數(shù)據(jù)類型 (TYPE)、常數(shù) (CONSTANT)、元件 (COMPONENT)、函數(shù) (FUNCTION)和過程 (PROCEDURE)等加以說明的語句。但在一個結(jié)構(gòu)體中說明和定義的數(shù)據(jù)類型、常數(shù)、元件、函數(shù)和過程只能用于這個結(jié)構(gòu)體中，若希望其能用于其他的實體或結(jié)構(gòu)體中，則需要將其作為程序包來處理。 3．功能描述語句結(jié)構(gòu) 如圖 ，以并行方式工作的語句結(jié)構(gòu)。而在每一語句結(jié)構(gòu)的內(nèi)部可能含有并行運行的邏輯描述語句或順序運行的邏輯描述語句。各語句結(jié)構(gòu)的基本組成和功能分別是： (1) 塊語句是由一系列并行執(zhí)行語句構(gòu)成的組合體，它的功能是將結(jié)構(gòu)體中的并行語句組成一個或多個模塊。 (2) 進程語句定義順序語句模塊，用以將從外部獲得的信號值，或內(nèi)部的運算數(shù)據(jù)向其他的信號進行賦值。 (3) 信號賦值語句將設(shè)計實體內(nèi)的處理結(jié)果向定義的信號或界面端口進行賦值。 (4) 子程序調(diào)用語句用于調(diào)用一個已設(shè)計好的子程序。 (5) 元件例化語句對其他的設(shè)計實體作元件調(diào)用說明，并將此元件的端口與其他的元件、信號或高層次實體的界面端口進行連接。 【 例－ JK觸發(fā)器 】 LIBRARY IEEE； USE ； ENTITY JKCFQ IS PORT(J， K， CLK： IN STD_LOGIC； Q， QB： BUFFER STD_LOGIC)； END JKCFQ； ARCHITECTURE ART OF JKCFQ IS SIGNAL Q_S， QB_S： STD_LOGIC； BEGIN PROCESS(CLK， J， K) BEGIN IF (CLK39。EVENT AND CLK=?1?)THEN IF(J=?0? AND K=?1?) THEN Q_S=?0?； QB_S=?1?； ELSIF (J=?1? AND K=?0?) THEN Q_S=?1?； QB_S=?0?； ELSIF (J=?1? AND K=?1?) THEN Q_S=NOT Q_S； QB_S=NOT QB_S； END IF； END IF ； Q=Q_S； QB=QB_S； END PROCESS； END ART； 練習(xí) B、用 VHDL設(shè)計一個 D觸發(fā)器 ddf1 引進內(nèi)部節(jié)點信號 進程和敏感信號 檢測 CLK上升沿 將數(shù)據(jù)輸出端口 順序 語句 VHDL語言要素 VHDL文字規(guī)則 VHDL文字 (Literal)主要包括數(shù)值和標識符。數(shù)值型文字主要有數(shù)字型、字符串型、位串型。 1．數(shù)字型文字 數(shù)字型文字的值有多種表達方式，現(xiàn)列舉如下： (1) 整數(shù)文字：整數(shù)文字都是十進制的數(shù)，如： 5， 678， 0， 156E2(=15600)， 45_234_287(=45234287) 數(shù)字間的 下劃線僅僅是為了提高文字的可讀性 ，相當于一個空的間隔符，而沒有其他的意義，因而不影響文字本身的數(shù)值。 (2) 實數(shù)文字：實數(shù)文字也都是十進制的數(shù)，但必須帶有小數(shù)點，如： ， (=)， ，(=)， ， (3) 以數(shù)制基數(shù)表示的文字：用這種方式表示的數(shù)由五個部分組成。 第一部分，用十進制數(shù)標明數(shù)制進位的基數(shù)；第二部分，數(shù)制隔離符號“ ”；第三部分，表達的文字；第四部分，指數(shù)隔離符號“ ”；第五部分，用十進制表示的指數(shù)部分，這一部分的數(shù)如果是 0可以省去不寫。 現(xiàn)舉例如下： 10170 (十進制數(shù)表示，等于 170) 21111_1110 (二進制數(shù)表示，等于 254) 16EE1 (十六進制數(shù)表示，等于 211100000，等于 224) 16E+2 (十六進制數(shù)表示，等于 ) (4) 物理量文字 (VHDL綜合器不接受此類文字 )。如： 60s(60秒 )， 100m(100米 )， kΩ(千歐姆 )， 177A(177安培 ) 2. 字符串型文字 字符是用單引號引起來的 ASCII字符，可以是數(shù)值，也可以是符號或字母，如：‘ R?，‘ A?，‘ *’，‘ Z?。而 字符串則是一維的字符數(shù)組，須放在雙引號中 。 VHDL中有兩種類型的字符串：文字字符串和數(shù)位字符串。 (1) 文字字符串：文字字符串是用雙引號引起來的一串文字，如： “ ERROR”，“ BOTH S AND Q EQUAL TO L”，“ X”，“ BB$CC” (2) 數(shù)位字符串：數(shù)位字符串也稱位矢量，是預(yù)定義的數(shù)據(jù)類型 BIT的一位數(shù)組，它們所代表的是二進制、八進制或十六進制的數(shù)組，其位矢量的長度即為等值的二進制數(shù)的位數(shù)。數(shù)位字符串的表示首先要有計算基數(shù)，然后將該基數(shù)表示的值放在雙引號中，基數(shù)符以“ B”、“ O”和“ X”表示，并放在字符串的前面。它們的含義分別是： ● B：二進制基數(shù)符號，表示二進制數(shù)位 0或 1，在字符串中每一個位表示一個 BIT。 ● O：八進制基數(shù)符號，在字符串中的第一個數(shù)代表一個八進制數(shù)，即代表一個 3位 (BIT)的二進制數(shù)。 ● X：十六進制基數(shù)符號 (0～ F)，代表一個十六進制數(shù)，即代表一個 4位的二進制數(shù)。 例如： B“1_1101_1110” 二進制數(shù)數(shù)組，位矢數(shù)組長度是 9 X“AD0” 十六進制數(shù)數(shù)組，位矢數(shù)組長度是 12 3．標識符 標識符用來定義常數(shù)、變量、信號、端口、子程序或參數(shù)的名字。 VHDL的基本標識符就是以英文字母開頭，不連續(xù)使用下劃線“ _”，不以下劃線“ _”結(jié)尾的，由 26個大小寫英文字母、數(shù)字 0～ 9以及下劃線“ _”組成的字符串。 VHDL ?93標準還支持擴展標識符，但是目前仍有許多 VHDL工具不支持擴展標識符。標識符中的英語字母不分大小寫。 VHDL的保留字不能用于作為標識符使用。如： DECODER_1， FFT， Sig_N， NOT_ACK，State0， Idle是合法的標識符；而 _DECODER_1， 2FFT， SIG_N，NOTACK， RYY_RST_， data_ _BUS， RETURN則是非法的標識符。 4．下標名及下標段名 下標名用于指示數(shù)組型變量或信號的某一元素，而下標段名則用于指示數(shù)組型變量或信號的某一段元素，其語句格式如下： 數(shù)組類型信號名或變量名 (表達式 1 [TO/DOWNTO 表達式2])； 表達式的數(shù)值必須在數(shù)組元素下標號范圍以內(nèi)，并且必須是可計算的。 TO表示數(shù)組下標序列由低到高 ，如“ 2 TO 8”；DOWNTO表示數(shù)組下標序列由高到低 ，如“ 8 DOWNTO 2”。 如果表達式是一個可計算的值，則此操作數(shù)可很容易地進行綜合。如果是不可計算的，則只能在特定的情況下綜合，且耗費資源較大。 如下是下標名及下標段名使用示例： SIGNAL A， B， C： BIT_VECTOR(0 TO 7)； SIGNAL M： INTEGER RANGE 0 TO 3； SIGNAL Y， Z ： BIT； Y=A(M)； M是不可計算型下標表示 Z=B(3)； 3是可計算型下標表示 C (0 TO 3)=A (4 TO 7)； 以段的方式進行賦值 C (4 TO 7)=A (0 TO 3)； 以段的方式進行賦值 VHDL數(shù)據(jù)對象 在 VHDL中，數(shù)據(jù)對象 (Data Objects)類似于一種容器，它接受不同數(shù)據(jù)類型的賦值。數(shù)據(jù)對象有三種，即常量(CONSTANT)、變量 (VARIABLE)和信號 (SIGNAL)。前兩種可以從傳統(tǒng)的計算機高級語言中找到對應(yīng)的數(shù)據(jù)類型，其語言行為與高級語言中的變量和常量十分相似。但信號是具有更多的硬件特征的特殊數(shù)據(jù)對象，是 VHDL中最有特色的語言要素之一。 1．常量 (CONSTANT) 常量的定義和設(shè)置主要是為了使設(shè)計實體中的常數(shù)更容易閱讀和修改。例如，將位矢的寬度定義為一個常量，只要修改這個常量就能很容易地改變寬度，從而改變硬件結(jié)構(gòu)。在程序中，常量是一個恒定不變的值，一旦作了數(shù)據(jù)類型的賦值定義后，在程序中不能再改變，因而具有全局意義。常量的定義形式如下： CONSTANT 常量名：數(shù)據(jù)類型 ﹕ =表達式； 例如： CONSTANT FBUS﹕ BIT_VECTOR﹕ =“010110”； CONSTANT VCC﹕ REAL﹕ =； CONSTANT DELY﹕ TIME﹕ =25ns；