【文章內容簡介】 以讀或寫，只能有一個驅動源 IN O U T 雙向，可以通過該端口讀入或寫出信息 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； 結構體 (ARCHITECTURE) 結構體是用于 描述設計實體的內部結構以及實體端口間的邏輯關系。 結構體內部構造的描述層次和描述內容一般可以用圖 。一般地，一個完整的結構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格表達的功能描述語句。 圖 結構體構造圖 進程語句塊語句體結構明說體構結述能描功體構結元件例化語句子程序調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 結構體將具體實現(xiàn)一個實體。每個實體可以有多個結構體，每個結構體對應著實體不同結構和算法實現(xiàn)方案，其間的各個結構體的地位是同等的，它們完整地實現(xiàn)了實體的行為，但同一結構體不能為不同的實體所擁有。結構體不能單獨存在，它必須有一個界面說明，即一個實體。 對于具有多個結構體的實體，必須用 CONFIGURATION配置語句指明用于綜合的結構體和用于仿真的結構體，即在綜合后的可映射于硬件電路的設計實體中，一個實體只對應一個結構體。 在電路中，如果實體代表一個器件符號，則結構體描述了這個符號的內部行為。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構體 (即指定一種實現(xiàn)方案 )，或由編譯器自動選一個結構體。 1. 結構體的一般語句格式 結構體的語句格式如下： ARCHITECTURE 結構體名 OF 實體名 IS [說明語句 ] BEGIN [功能描述語句 ] END ARCHITECTURE 結構體名； 其中，實體名必須是所在設計實體的名字，而結構體名可以由設計者自己選擇，但當一個實體具有多個結構體時，結構體的取名不可重復。 2．結構體說明語句 結構體中的說明語句是對結構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。但在一個結構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構體中，若希望其能用于其他的實體或結構體中，則需要將其作為程序包來處理。 3．功能描述語句結構 如圖 ，以并行方式工作的語句結構。而在每一語句結構的內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。各語句結構的基本組成和功能分別是： (1) 塊語句是由一系列并行執(zhí)行語句構成的組合體，它的功能是將結構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) 信號賦值語句將設計實體內的處理結果向定義的信號或界面端口進行賦值。 (4) 子程序調用語句用于調用一個已設計好的子程序。 (5) 元件例化語句對其他的設計實體作元件調用說明，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 B、用 VHDL設計一個 D觸發(fā)器 ddf1 引進內部節(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，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) 常量的定義和設置主要是為了使設計實體中的常數(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，從而改變硬件結構。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；