超大規(guī)模集成電路CAD 第三章 硬件描述語(yǔ)言

1、 第3章 硬件描述語(yǔ)言路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮 吾將上下而求索吾將上下而求索吾將上下而求索2022-5-101Design EntryDesign Entry 第3章 硬件描述語(yǔ)言路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮 吾將上下而求索吾將上下而求索吾將上下而求索2022-5-102p3.1 3.1 硬件描述語(yǔ)言概述硬件描述語(yǔ)言概述 p3.2 VHDL3.2 VHDL語(yǔ)言基本結(jié)構(gòu)語(yǔ)言基本結(jié)構(gòu) p3.3 VHDL3.3 VHDL語(yǔ)言主要描述語(yǔ)句語(yǔ)言主要描述語(yǔ)句 p3.4 VHDL3.4 VHDL語(yǔ)言組合邏輯設(shè)計(jì)語(yǔ)言組合邏輯設(shè)計(jì)p3.5 VHDL3.5 VHDL語(yǔ)言時(shí)序邏輯設(shè)計(jì)

2、語(yǔ)言時(shí)序邏輯設(shè)計(jì)p3.6 VHDL3.6 VHDL語(yǔ)言的狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)語(yǔ)言的狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)p3.7 VHDL3.7 VHDL描述方法對(duì)電路結(jié)構(gòu)的影響描述方法對(duì)電路結(jié)構(gòu)的影響p3.8 VHDL3.8 VHDL的的TestbenchTestbench的編寫方法的編寫方法 p3.9 3.9 ModelsimModelsim仿真軟件介紹仿真軟件介紹 第3章 硬件描述語(yǔ)言路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮 吾將上下而求索吾將上下而求索吾將上下而求索2022-5-1031.1.硬件描述語(yǔ)言（硬件描述語(yǔ)言（HDLHDL）：）：是一種形式化方法描述數(shù)字電路和系統(tǒng)的語(yǔ)言。利用這種語(yǔ)言，數(shù)字電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可以從上

3、層到下層（從抽象到具體）逐層描述自己的設(shè)計(jì)思想，用分層次的模塊來(lái)表示極其復(fù)雜的數(shù)字系統(tǒng)。然后利用EDA工具，逐層仿真驗(yàn)證，再利用綜合工具把HDL轉(zhuǎn)換為門級(jí)網(wǎng)表，最后用ASIC或FPGA自動(dòng)布局布線工具，把網(wǎng)表轉(zhuǎn)換成具體的電路。目前，美國(guó)硅谷約有90以上的ASIC和FPGA采用HDL進(jìn)行設(shè)計(jì)。HDL發(fā)展至今已有20多年的歷史，并成功的應(yīng)用于EDA設(shè)計(jì)的各個(gè)階段：建模、仿真、驗(yàn)證和綜合等。 第3章 硬件描述語(yǔ)言路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮 吾將上下而求索吾將上下而求索吾將上下而求索2022-5-104 VHDLVHDL VHDL是美國(guó)國(guó)防部在20世紀(jì)70年代末80年代初提出的VHSI

4、C（Very High Speed Integrated Circuit）計(jì)劃的產(chǎn)物，1981年提出了一種新的硬件描述語(yǔ)言，稱為VHSIC Hardware Description Language 也就是我們熟知的VHDL。 VerilogVerilog HDL HDL Verilog HDL是在C語(yǔ)言基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種硬件描述語(yǔ)言，它是由GDA（Gateway Design Automation）公司的Phil Moorby于1983年創(chuàng)建的，最初只設(shè)計(jì)了一個(gè)仿真與驗(yàn)證工具，之后又陸續(xù)開(kāi)發(fā)了相關(guān)的故障模擬與時(shí)序分析工具。 第3章 硬件描述語(yǔ)言路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮 吾

5、將上下而求索吾將上下而求索吾將上下而求索2022-5-105 SuperlogSuperlog 集合了Verilog的簡(jiǎn)潔、C語(yǔ)言的強(qiáng)大、功能驗(yàn)證和系統(tǒng)級(jí)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等特征，是一種高速的硬件描述語(yǔ)言。由 Phil Moorby與Peter Flake和一家叫做CoDesign Automation的EDA公司合作，在Verilog語(yǔ)言的基礎(chǔ)上，結(jié)合高級(jí)語(yǔ)言C、C甚至Java等語(yǔ)言的特點(diǎn)，進(jìn)行擴(kuò)展，于1999年發(fā)布了Superlogtm系統(tǒng)設(shè)計(jì)語(yǔ)言，同時(shí)開(kāi)發(fā)了兩個(gè)工具:SystemSimtm(用于系統(tǒng)開(kāi)發(fā))和SystemExtm(用于高級(jí)驗(yàn)證)。 SystemCSystemC 由Synopsys和C

6、oware合作為滿足SOC要求開(kāi)發(fā)的（在系統(tǒng)芯片各個(gè)設(shè)計(jì)中，像系統(tǒng)定義、軟硬件的劃分、設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)等）一種能同時(shí)實(shí)現(xiàn)較高層次的軟件和硬件描述的系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)語(yǔ)言。著名公司Cadence也于2001年加入了SystemC聯(lián)盟。 第3章 硬件描述語(yǔ)言路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮 吾將上下而求索吾將上下而求索吾將上下而求索2022-5-106（1）VHDL具有更強(qiáng)的行為描述能力行為描述能力，從而決定了他成為系統(tǒng)設(shè)計(jì)領(lǐng)域最佳的硬件描述語(yǔ)言。強(qiáng)大的行為描述能力是避開(kāi)具體的器件結(jié)構(gòu)，從邏輯行為上描述和設(shè)計(jì)大規(guī)模電子系統(tǒng)的重要保證。（2）VHDL豐富的仿真語(yǔ)句和庫(kù)函數(shù)豐富的仿真語(yǔ)句和庫(kù)函數(shù)，使得在任何

7、大系統(tǒng)的設(shè)計(jì)早期就能查驗(yàn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的功能可行性，隨時(shí)可對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行仿真模擬。（3）VHDL語(yǔ)句的行為描述能力和程序結(jié)構(gòu)決定了他具有支支持大規(guī)模設(shè)計(jì)持大規(guī)模設(shè)計(jì)的分解和已有設(shè)計(jì)的再利用功能。符合市場(chǎng)需求的大規(guī)模系統(tǒng)高效，高速的完成必須有多人甚至多個(gè)代發(fā)組共同并行工作才能實(shí)現(xiàn)。（4）對(duì)于用VHDL完成的一個(gè)確定的設(shè)計(jì)，可以利用EDA工具進(jìn)行邏輯綜合和優(yōu)化邏輯綜合和優(yōu)化，并自動(dòng)的把VHDL描述設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變成門級(jí)網(wǎng)表。（5）VHDL對(duì)設(shè)計(jì)的描述具有相對(duì)獨(dú)立性相對(duì)獨(dú)立性，設(shè)計(jì)者可以不懂硬件的結(jié)構(gòu)，也不必管理最終設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)器件是什么，而進(jìn)行獨(dú)立的設(shè)計(jì)。 第3章 硬件描述語(yǔ)言路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其

8、修遠(yuǎn)兮 吾將上下而求索吾將上下而求索吾將上下而求索2022-5-107 BehavioralBehavioral（行為級(jí)描述）：（行為級(jí)描述）：就是對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行描述。只表示輸入/出之間的轉(zhuǎn)換行為，不包含任何結(jié)構(gòu)信息，無(wú)需關(guān)注設(shè)計(jì)功能的門級(jí)實(shí)現(xiàn)。其抽象程度比RTL描述方式和結(jié)構(gòu)描述方式更高。 在程序中大量采用算術(shù)運(yùn)算、 關(guān)系運(yùn)算、 慣性延時(shí)、 傳輸延時(shí)等難以進(jìn)行邏輯綜合和不能進(jìn)行邏輯綜合的VHDL語(yǔ)句。 Input1NOutput1NIF input1 THENFOR j IN high DOWNTO low LOOPshift(j) := shift(j);END LOOP;out

9、put1 = shift AFTER 5ns 第3章 硬件描述語(yǔ)言路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮 吾將上下而求索吾將上下而求索吾將上下而求索2022-5-108 RTLRTL（Register transfer LevelRegister transfer Level）：即寄存器傳輸級(jí)即寄存器傳輸級(jí)描述，也稱為數(shù)據(jù)流描述。描述，也稱為數(shù)據(jù)流描述。既顯示地表示了設(shè)計(jì)單元的行為，又隱含該設(shè)計(jì)單元的結(jié)構(gòu)。Input 1Input nOutput 1底層元件底層元件底層元件底層元件p描述電路的功能和結(jié)構(gòu)p調(diào)用特殊的硬件p用于綜合 第3章 硬件描述語(yǔ)言路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)

10、兮 吾將上下而求索吾將上下而求索吾將上下而求索2022-5-109 Structural LevelStructural Level（結(jié)構(gòu)級(jí)描述）（結(jié)構(gòu)級(jí)描述）：描述該設(shè)計(jì)單元的硬件結(jié)構(gòu)、把已有的設(shè)計(jì)單元方便地用到新的設(shè)計(jì)中，使用元件例化語(yǔ)句及配置語(yǔ)句來(lái)描述元件的類型及元件的互聯(lián)關(guān)系。結(jié)構(gòu)描述方式的基本框架為用COMPONENT語(yǔ)句指明電路中所用的已生成的模塊，用PORTMAP（）語(yǔ)句將模塊連接起來(lái)。 元件描述元件描述用于聲明端口類型和數(shù)據(jù)類型用于聲明端口類型和數(shù)據(jù)類型 COMPONENT ISPORT ( : ;. : ; END COMPONENT; 元件配置用于映射端口 : PORT M

11、AP( = ； ； = ;） 第3章 硬件描述語(yǔ)言路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮 吾將上下而求索吾將上下而求索吾將上下而求索2022-5-1010一一.VHDL .VHDL 語(yǔ)言的基本結(jié)構(gòu)：語(yǔ)言的基本結(jié)構(gòu)： 庫(kù)庫(kù)(library)(library)：用來(lái)存放已經(jīng)編譯的實(shí)體、構(gòu)造體、包集合和配置，庫(kù)一般可由用戶產(chǎn)生或者由ASIC芯片制造商提供。包集合包集合(package)(package)：存放各設(shè)計(jì)模塊都能共享的數(shù)據(jù)類型、常數(shù)和子程序。實(shí)體（實(shí)體（EntityEntity）：系統(tǒng)的外部接口關(guān)系。構(gòu)造體（構(gòu)造體（ArchitectureArchitecture）：描述系統(tǒng)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)

12、和行為。配置（配置（configurationconfiguration）：用于從庫(kù)中選取所需的單元，來(lái)組成系統(tǒng)設(shè)計(jì)的不同版本。 第3章 硬件描述語(yǔ)言路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮 吾將上下而求索吾將上下而求索吾將上下而求索2022-5-1011 一個(gè)完整的設(shè)計(jì)單元一個(gè)完整的設(shè)計(jì)單元 LIBRARY IEEE; 庫(kù)庫(kù) USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; 包集合包集合 ENTITY 實(shí)體名字 IS 實(shí)體實(shí)體 PORT (端口名，）； END 實(shí)體名； ARCHITCTURE 構(gòu)造體名 OF 實(shí)體名 IS 結(jié)構(gòu)體結(jié)構(gòu)體 定義語(yǔ)句：信號(hào)常數(shù)，數(shù)據(jù)類型等 BEGIN

13、并發(fā)語(yǔ)句 END 構(gòu)造體名； 第3章 硬件描述語(yǔ)言路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮 吾將上下而求索吾將上下而求索吾將上下而求索2022-5-1012實(shí)體構(gòu)造體基本單元實(shí)體構(gòu)造體基本單元1 1：VHDLVHDL語(yǔ)言描述方法語(yǔ)言描述方法電原理圖的描述方式，其中a,b是輸入，c是輸出，C=AB。如果用VHDL 語(yǔ)言來(lái)描述此電路：實(shí)體描述輸入、輸出，構(gòu)造體描述功能。 第3章 硬件描述語(yǔ)言路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮 吾將上下而求索吾將上下而求索吾將上下而求索2022-5-10132 2：實(shí)體說(shuō)明：實(shí)體說(shuō)明 ENTITY ENTITY 實(shí)體名字 IS IS PORT PORT (

14、端口名，）； END END 實(shí)體名；說(shuō)明：說(shuō)明： 1：實(shí)體名可用英文字母、數(shù)字、下劃線表示 ，名 字開(kāi)頭只能為英文字母，結(jié)尾不能用下劃線。 2：PORTPORT(端口名：方向 數(shù)據(jù)類型）； 端口名與實(shí)體名命名規(guī)則相同。 方向： IN IN 表示輸入表示輸入 OUT OUT 表示輸出（構(gòu)造體內(nèi)部不能再使用）表示輸出（構(gòu)造體內(nèi)部不能再使用） INOUT INOUT 表示輸入輸出表示輸入輸出 BUFFER BUFFER 表示輸出端帶有反饋類型。（構(gòu)造體內(nèi)表示輸出端帶有反饋類型。（構(gòu)造體內(nèi) 部可再使用）部可再使用） 第3章 硬件描述語(yǔ)言路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮 吾將上下而求索吾將上

15、下而求索吾將上下而求索2022-5-1014 數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)類型： VHDL有10種數(shù)據(jù)類型，在邏輯電路設(shè)計(jì)中只使用兩種。 BIT BIT ：位：位 ( “0”( “0”，“1”)1”) BIT_VECTOR :BIT_VECTOR :位矢量位矢量 (“10101101”)(“10101101”) 表示數(shù)據(jù)總線 D0-D7的數(shù)據(jù)類型: BIT_VECTOR(7 DOWNTO 0);BIT_VECTOR(7 DOWNTO 0); library library ieeeieee; ; use ieee.std_logic_1164.all use ieee.std_logic_1164.all;

16、EntityEntity Mux isis portport(d0,d1,sel:in std_logic;std_logic; q:out std_logic;std_logic; bus:out std_logic_vector(7 std_logic_vector(7 downtodownto 0) 0); endend Mux; 例中BIT數(shù)據(jù)用std_logic說(shuō)明，bus的BIT_VECTOR用std_logic_vector說(shuō)明是完全等效的。 第3章 硬件描述語(yǔ)言路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮 吾將上下而求索吾將上下而求索吾將上下而求索2022-5-10153 3：構(gòu)

17、造體：構(gòu)造體 構(gòu)造體用來(lái)描述實(shí)體的功能構(gòu)造體用來(lái)描述實(shí)體的功能 ARCHITCTUREARCHITCTURE 構(gòu)造體名 OF OF 實(shí)體名 IS IS 定義語(yǔ)句：內(nèi)部信號(hào)，常數(shù)，數(shù)據(jù)類型，函數(shù)等的定義 BEGINBEGIN 并發(fā)語(yǔ)句 END END 構(gòu)造體名； 構(gòu)造體的名稱可由設(shè)計(jì)者命名。通常根據(jù)描述的對(duì)象把構(gòu)造體命名為behav（behavioral）行為描述，rtl寄存器傳輸描述，struct（structural）結(jié)構(gòu)描述。 第3章 硬件描述語(yǔ)言路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮 吾將上下而求索吾將上下而求索吾將上下而求索2022-5-1016VHDL 語(yǔ)言中，可以賦予一個(gè)值的對(duì)

18、象就稱為客體或?qū)ο?。信?hào)信號(hào)(SIGNAL)(SIGNAL)： 對(duì)應(yīng)物理意義上是實(shí)際電路連接線。變量變量(VARIABLE)(VARIABLE)： 相當(dāng)于暫存寄存器，變量值不是最終結(jié)果。常數(shù)（常數(shù)（CONSTANTCONSTANT）：）： 如電源、地等，用來(lái)描述固定的值。信號(hào)量和變量的區(qū)別：信號(hào)量和變量的區(qū)別： 信號(hào)量是全局量（只能在進(jìn)程、函數(shù)中使用和定義）變量是局部量（只能在構(gòu)造體、子程序中定義，而不能在進(jìn)程、過(guò)程、函數(shù)中定義） 信號(hào)賦值用“=”,而變量用“：”。 信號(hào)和變量可以相互代入。 如：a 是變量，b是信號(hào)，則a:=b;b=a; 變量是立即賦值的，而信號(hào)量是在進(jìn)程結(jié)束時(shí)賦值的。 第3

19、章 硬件描述語(yǔ)言路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮 吾將上下而求索吾將上下而求索吾將上下而求索2022-5-1017相同點(diǎn)：相同點(diǎn)：值可變，可綜合為邏輯或線不同點(diǎn)：不同點(diǎn)：變量賦值有立即性，且只用于process，subprogram中（VHDL-1076-87），而信號(hào)除此之外，還可用于并行語(yǔ)句中 應(yīng)用：應(yīng)用： 簡(jiǎn)單計(jì)算 signal 復(fù)雜計(jì)算 variable 中間結(jié)果 variable 第3章 硬件描述語(yǔ)言路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮 吾將上下而求索吾將上下而求索吾將上下而求索2022-5-1018signal a, b, c, x, y : integerproc

20、ess(a, b, c)begin c = a; x = c + 2; c = b; y = c + 4;end process;signal a, b, x, y : integerprocess(a, b, c) variable c : integer;begin c := a; x = c + 2; c := b; y = c + 4;end process;+2b4xy+2b4xya 第3章 硬件描述語(yǔ)言路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮 吾將上下而求索吾將上下而求索吾將上下而求索2022-5-1019描述時(shí)鐘邊沿的屬性描述時(shí)鐘邊沿的屬性EVENTEVENTEVENT屬性屬于

21、信號(hào)類屬性。描述信號(hào)邊沿出現(xiàn)的時(shí)刻時(shí)鐘上升沿表示：時(shí)鐘上升沿表示：IF(clkEVENT AND clk=1)THEN q=d;IF CLKEVENT AND (CLK=1) AND (CLKLAST_VALUE=0) THEN q=d; -確保CLK的變化是一 次上升沿的跳變IF CLK=1 AND CLKLAST_VALUE=0THEN q=d; 第3章 硬件描述語(yǔ)言路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮 吾將上下而求索吾將上下而求索吾將上下而求索2022-5-1020庫(kù)的功能類似于目錄庫(kù)：存放編譯后的數(shù)據(jù)集合，單元，構(gòu)造體，實(shí)體 等，使得設(shè)計(jì)者可以共享已經(jīng)編譯過(guò)的設(shè)計(jì)結(jié) 果。庫(kù)的說(shuō)明

22、總是放在設(shè)計(jì)單元的最前面。 LibraryLibrary 庫(kù)名；庫(kù)的好處在于使設(shè)計(jì)者可以共享已經(jīng)編譯過(guò)的設(shè)計(jì)結(jié)果，在VHDL中可以存在多個(gè)不同的庫(kù)，但庫(kù)之間是相互獨(dú)立的，不可嵌套。 第3章 硬件描述語(yǔ)言路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮 吾將上下而求索吾將上下而求索吾將上下而求索2022-5-1021p STDSTD庫(kù)庫(kù):任何包集合都可不作任何說(shuō)明便可以使用。 如:VHDL標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中定義BIT、BIT_VECTOR等。p IEEEIEEE庫(kù)庫(kù):美國(guó)電子電器工程師協(xié)會(huì)定義的庫(kù)，在使用其中的包集合之前應(yīng)先說(shuō)明。 如：LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.

23、ALL;p 面向用戶的面向用戶的ASICASIC庫(kù)庫(kù):為了進(jìn)行門級(jí)仿真，各個(gè)公司提供面向ASIC的邏輯門庫(kù)，例設(shè)計(jì)單片機(jī)、乘法器、接口等電路時(shí)，并不需要用用戶設(shè)計(jì)這些器件，直接可調(diào)用。p 工作庫(kù)工作庫(kù)WorkWork:現(xiàn)行工作庫(kù)，用戶設(shè)計(jì)好電路經(jīng)過(guò)編譯后放入工作庫(kù)中。p 用戶定義庫(kù)用戶定義庫(kù):為了方便工作，用戶自己設(shè)計(jì)的單元可以作為用戶自定義庫(kù)。 第3章 硬件描述語(yǔ)言路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮 吾將上下而求索吾將上下而求索吾將上下而求索2022-5-1022ModelsimModelsim仿真庫(kù)仿真庫(kù) 第3章 硬件描述語(yǔ)言路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮 吾將上下而求

24、索吾將上下而求索吾將上下而求索2022-5-1023包集合相當(dāng)于高級(jí)語(yǔ)言中的INCLUDE語(yǔ)句。包集合包含信信號(hào)的定義、常數(shù)定義、數(shù)據(jù)類型定義、元器件定義、函號(hào)的定義、常數(shù)定義、數(shù)據(jù)類型定義、元器件定義、函數(shù)定義、過(guò)程定義等數(shù)定義、過(guò)程定義等。包集合是一個(gè)可編譯的設(shè)計(jì)單元，也是庫(kù)結(jié)構(gòu)中的一個(gè)層次。要使用包集合時(shí)可以用USE語(yǔ)句說(shuō)明。 如：Use ieee.std_logic_1164.all;該語(yǔ)句表示在VHDL程序中要使用名為Std_logic_1164.all的包集合中所有定義或說(shuō)明項(xiàng)。 第3章 硬件描述語(yǔ)言路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮 吾將上下而求索吾將上下而求索吾將上下而

25、求索2022-5-1024 PACKAGE 包集合名 IS 說(shuō)明語(yǔ)句 END 包集合名； PACKAGE BODY 包集合名 IS 語(yǔ)句 END 包集合名； 第3章 硬件描述語(yǔ)言路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮 吾將上下而求索吾將上下而求索吾將上下而求索2022-5-1025p 配置（Configuration）語(yǔ)句描述層與層之間的連接關(guān)系及實(shí)體結(jié)構(gòu)之間的連接關(guān)系。設(shè)計(jì)者可以利用配利用配置語(yǔ)句來(lái)選擇不同的構(gòu)造體置語(yǔ)句來(lái)選擇不同的構(gòu)造體，使其與要設(shè)計(jì)的實(shí)體相對(duì)應(yīng)。在仿真某個(gè)實(shí)體時(shí)，可以利用配置來(lái)選擇不同的構(gòu)造體，進(jìn)行性能對(duì)比試驗(yàn)以獲得性能最佳的構(gòu)造體。 Configuration 配置

26、名 Of 實(shí)體名 語(yǔ)句說(shuō)明 End 配置名； 第3章 硬件描述語(yǔ)言路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮 吾將上下而求索吾將上下而求索吾將上下而求索2022-5-1026兩類描述語(yǔ)句：兩類描述語(yǔ)句： 一：順序語(yǔ)句（：順序語(yǔ)句（SequentialSequential） 二：并發(fā)語(yǔ)句（：并發(fā)語(yǔ)句（ConcurrentConcurrent） 第3章 硬件描述語(yǔ)言路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮 吾將上下而求索吾將上下而求索吾將上下而求索2022-5-1027順序語(yǔ)句是按出現(xiàn)的次序加以執(zhí)行。只能出現(xiàn)在進(jìn)程或子程序中，由它定義進(jìn)程所操作的算法。 涉及到的系統(tǒng)行為：系統(tǒng)行為：有時(shí)序控制流、

27、控制、條件和迭代等； 語(yǔ)句的功能操作：語(yǔ)句的功能操作：有算術(shù)、邏輯運(yùn)算；信號(hào)和變量的賦值，子程序調(diào)用等。 WAIT WAIT 語(yǔ)句語(yǔ)句 斷言語(yǔ)句斷言語(yǔ)句 信號(hào)代入語(yǔ)句信號(hào)代入語(yǔ)句 變量賦值語(yǔ)句變量賦值語(yǔ)句 IF IF語(yǔ)句語(yǔ)句 CASECASE語(yǔ)句語(yǔ)句 LOOP LOOP語(yǔ)句語(yǔ)句 NEXTNEXT語(yǔ)句語(yǔ)句 EXIT EXIT語(yǔ)句語(yǔ)句 過(guò)程調(diào)用語(yǔ)句過(guò)程調(diào)用語(yǔ)句 NULL NULL語(yǔ)句語(yǔ)句 第3章 硬件描述語(yǔ)言路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮 吾將上下而求索吾將上下而求索吾將上下而求索2022-5-10281:1:書寫格式書寫格式 WAIT ：無(wú)限等待 WAIT ON 信號(hào) ：信號(hào)變化前處

28、于等待，變化后進(jìn)程執(zhí) 行，結(jié)束掛起等待狀態(tài) WAIT UNTIL *條件：條件滿足后，結(jié)束等待狀態(tài)。 WAIT FOR 時(shí)間： 時(shí)間到后，結(jié)束等待。2:2:說(shuō)明說(shuō)明l可以將上述可以將上述WAIT WAIT 語(yǔ)句語(yǔ)句“或或”起來(lái)起來(lái)l帶帶* *號(hào)的號(hào)的WAIT WAIT 語(yǔ)句可以進(jìn)行邏輯綜合功能，其余只語(yǔ)句可以進(jìn)行邏輯綜合功能，其余只能進(jìn)行行為描述。能進(jìn)行行為描述。l無(wú)敏感量進(jìn)程是無(wú)限等待循環(huán)的進(jìn)程。無(wú)敏感量進(jìn)程是無(wú)限等待循環(huán)的進(jìn)程。 第3章 硬件描述語(yǔ)言路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮 吾將上下而求索吾將上下而求索吾將上下而求索2022-5-1029 If 語(yǔ)句是根據(jù)所制指定的條件來(lái)

29、確定執(zhí)行那些語(yǔ)句。用于選擇器、比較器、譯碼器和條件控制的邏輯設(shè)計(jì)。三種類型：三種類型： 1：開(kāi)關(guān)控制（門閂控制） IF 條件 THEN 2: 2選1控制 IF 條件 順序語(yǔ)句 ELSE 順序語(yǔ)句 END IF; 3: 多選擇控制 IF 條件1 THEN . ELSIF 條件2 THEN End IF; 第3章 硬件描述語(yǔ)言路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮 吾將上下而求索吾將上下而求索吾將上下而求索2022-5-1030 第3章 硬件描述語(yǔ)言路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮 吾將上下而求索吾將上下而求索吾將上下而求索2022-5-1031Library ieee;use ie

30、ee.std_logic_1164.all;entity Mux41 isPort(input :in std_logic_vector(3 downto 0）；Sel（in std_logic _vector(1 downto 0);Y:out std_logic);End mux41; ARCHITECTURE rtl OF mux41 IS BEGINPROCESS(input，sel)BEGINIF(sel=00)THEN Y=input(0);ELSIF (sel=01)THEN Y=input(1);ELSIF(sel=10)THEN Y=input(2); ELSE Y順序語(yǔ)句；

31、 END CASE; 第3章 硬件描述語(yǔ)言路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮 吾將上下而求索吾將上下而求索吾將上下而求索2022-5-1033ARCHITECTURE rtl OF max41 IS BEGIN PROCESS(sel,input) BEGIN CASE sel IS WHEN “00”=YYYYY=Z; END CASE; END PROCESS; END rtl; 第3章 硬件描述語(yǔ)言路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮 吾將上下而求索吾將上下而求索吾將上下而求索2022-5-1034 IF語(yǔ)句按條件順序處理（可設(shè)計(jì)優(yōu)先級(jí)編碼器)，而CASE語(yǔ)句按條件是無(wú)順序

32、處理（并行），從而CASE語(yǔ)句不能用來(lái)設(shè)計(jì)優(yōu)先編碼器。 CASE語(yǔ)句必須列出所有條件，IF語(yǔ)句不一定，一般來(lái)說(shuō)，列出所有條件是不大可能的，故在CASE語(yǔ)句中，常常在最后有WHEN OTHERS 語(yǔ)句。 描述總線或編碼、譯碼的行為Case語(yǔ)句的可讀性比If語(yǔ)句強(qiáng)。 第3章 硬件描述語(yǔ)言路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮 吾將上下而求索吾將上下而求索吾將上下而求索2022-5-1035LOOP語(yǔ)句用于描述迭代電路，即將相同功能的電路串連起來(lái)，通常有兩種描述方式。1：FOR循環(huán)變量 標(biāo)號(hào)：FOR 循環(huán)變量 IN 離散范圍 LOOP 順序語(yǔ)句 END LOOP 標(biāo)號(hào)；如：累加計(jì)算ASUM：fo

33、r I in 1 to 9 loop sum：=sum+i；-sum初始值為0 end loop ASUM； 第3章 硬件描述語(yǔ)言路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮 吾將上下而求索吾將上下而求索吾將上下而求索2022-5-10362.WHILE LOOP語(yǔ)句。 標(biāo)號(hào)： WHILE 條件 LOOP 順序處理語(yǔ)句 END LOOP 標(biāo)號(hào)； 沒(méi)有給出循環(huán)次數(shù)的范圍，而是給出了循環(huán)執(zhí)行順序語(yǔ)句的條件；沒(méi)有自動(dòng)遞增循環(huán)變量的功能，所以必須在順序處理語(yǔ)句中增加一條循環(huán)次數(shù)計(jì)算語(yǔ)句，用于循環(huán)控制。循環(huán)控制條件為布爾表達(dá)式，當(dāng)條件為“真”時(shí)，則進(jìn)行循環(huán)；如果條件為“假”，則結(jié)束循環(huán)。 WHILE（ i

34、10） LOOP sum：= sum+i; i：=i+1； END LOOP; 第3章 硬件描述語(yǔ)言路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮 吾將上下而求索吾將上下而求索吾將上下而求索2022-5-1037p Process 進(jìn)程語(yǔ)句p Concurrent Signal Assignment 并發(fā)信號(hào)代入語(yǔ)句p Conditional Signal Assignment 條件信號(hào)代入語(yǔ)句p Selective Signal Assignment 選擇信號(hào)代入語(yǔ)句p Concurrent Procedure Call 并發(fā)過(guò)程調(diào)用語(yǔ)句p Block 塊語(yǔ)句 第3章 硬件描述語(yǔ)言路漫漫其修遠(yuǎn)兮

35、路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮 吾將上下而求索吾將上下而求索吾將上下而求索2022-5-1038進(jìn)程語(yǔ)句是最主要的并發(fā)語(yǔ)句進(jìn)程語(yǔ)句是最主要的并發(fā)語(yǔ)句，也是最能體現(xiàn)硬件描述語(yǔ)言特點(diǎn)的一條語(yǔ)句。在一個(gè)構(gòu)造體中，多個(gè)進(jìn)程語(yǔ)句可同時(shí)并發(fā)運(yùn)行。 進(jìn)程語(yǔ)句主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)： 它可以與其它進(jìn)程并發(fā)運(yùn)行，并可存取實(shí)體或構(gòu)造體中定義的信號(hào)。 進(jìn)程語(yǔ)句是并發(fā)語(yǔ)句，而進(jìn)程結(jié)構(gòu)中的語(yǔ)句是順序語(yǔ)句，是按順序一條一條執(zhí)行的。 進(jìn)程的啟動(dòng)可用敏感量或在進(jìn)程中包含WAIT語(yǔ)句。 進(jìn)程之間的同步和通信是通過(guò)信號(hào)量傳遞來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 進(jìn)程只能定義常數(shù)、變量，不能定義信號(hào)量。 第3章 硬件描述語(yǔ)言路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修

36、遠(yuǎn)兮 吾將上下而求索吾將上下而求索吾將上下而求索2022-5-1039 信號(hào)代入語(yǔ)句用在并發(fā)執(zhí)行場(chǎng)合就是并發(fā)信號(hào)代入語(yǔ)句。 一個(gè)并發(fā)語(yǔ)句可以寫成一個(gè)進(jìn)程。 如：Process(a,b) Begin c=a AND b; End Process; c=a AND b是一個(gè)并發(fā)語(yǔ)句，這里a，b都是信號(hào)量；代入符號(hào) “=”右邊可以用算術(shù)運(yùn)算表達(dá)式、邏輯表達(dá)式或關(guān)系操作表達(dá)式來(lái)表示。 第3章 硬件描述語(yǔ)言路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮 吾將上下而求索吾將上下而求索吾將上下而求索2022-5-1040條件代入語(yǔ)句可根據(jù)不同條件將不同的表達(dá)式代入信號(hào)量 書寫格式為書寫格式為： 目的信號(hào)量 =

37、表達(dá)式1 when 條件1 else 表達(dá)式2 when條件2 else 表達(dá)式3 when 條件3 else ELSE 表達(dá)式n； 第3章 硬件描述語(yǔ)言路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮 吾將上下而求索吾將上下而求索吾將上下而求索2022-5-1041例：用條件信號(hào)代入語(yǔ)句描述四選一Entity mux41 isPort(i0,i1,i2,i3,a,b:in std_logic; q:out std_logic);End mux41;Architecture rtl of mux41 isSignal:sel std_logic_vector(1 downto 0);Begin se

38、l=b& a; q=i0 when sel=“00” else i1 when sel=“01” else i2 when sel=“10” else i3 when sel=“11” else X;End rtl; 第3章 硬件描述語(yǔ)言路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮 吾將上下而求索吾將上下而求索吾將上下而求索2022-5-1042 選擇信號(hào)代入語(yǔ)句類似于CASE語(yǔ)句，它對(duì)表達(dá)式進(jìn)行測(cè)試，當(dāng)表達(dá)式取值不同時(shí)，將使不同的值代入目的信號(hào)量 書寫格式為：書寫格式為： WITH 表達(dá)式 SELECT 目的信號(hào)量 = 表達(dá)式1 WHEN 條件1， 表達(dá)式2 WHEN 條件2， 表達(dá)式

39、n WHEN 條件n， 表達(dá)式n+1 WHEN others； 第3章 硬件描述語(yǔ)言路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮 吾將上下而求索吾將上下而求索吾將上下而求索2022-5-1043例： 2選1電路LIBRARY IEEE;USE IEEE.std_logic_1164.all;ENTITY mux 21 ISPORT (a, b, sel : in std-logic ； q : out std-logic); END mux21;ARCHITECTURE with-select-when OF mux21 ISBEGIN with sel select q = a when 1，

40、 b when 0， X when others；END with-select-when; 第3章 硬件描述語(yǔ)言路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮 吾將上下而求索吾將上下而求索吾將上下而求索2022-5-1044組合邏輯電路：組合邏輯電路：用各種門電路組成的，用于實(shí)現(xiàn)某種功 能的復(fù)雜邏輯電路。特點(diǎn)：特點(diǎn)：某一時(shí)刻的輸出狀態(tài)僅由該時(shí)刻電路的輸入信號(hào) 決定，而與該電路在此輸入信號(hào)之前所具有的狀 態(tài)無(wú)關(guān)。主要包括： 簡(jiǎn)單門電路簡(jiǎn)單門電路 編、譯碼器編、譯碼器 三態(tài)門電路、總線緩沖器三態(tài)門電路、總線緩沖器 第3章 硬件描述語(yǔ)言路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮 吾將上下而求索吾將上下

41、而求索吾將上下而求索2022-5-1045 2 2輸入輸入 “與非與非”門電路門電路library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;entity nand2 isport(a,b:in std_logic; y:out std_logic);End nand2;Architecture beh of nand2 isBegin y=a Nand b;End nand2;&aby 第3章 硬件描述語(yǔ)言路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮 吾將上下而求索吾將上下而求索吾將上下而求索2022-5-10463-8譯碼器電路（case語(yǔ)句）ARCHITEC

42、TURE rtl OF decode ISBEGINPROCESS (Din) BEGIN IF ( en=0) THEN Dout 0); ELSE CASE Din IS when 000 = Dout Dout Dout Dout Dout Dout Dout Dout Dout = 00000000;END CASE;END IF;END PROCESS;End decode 第3章 硬件描述語(yǔ)言路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮 吾將上下而求索吾將上下而求索吾將上下而求索2022-5-1048優(yōu)先級(jí)編碼器entity priority is port(Input : in s

43、td_logic_vector(7 downto 0); output : out std_logic_vector(2 downto 0); architecture a of priority is begin process (input) begin if Input(7) = 1 then output = 111; elsif Input(6) = 1 then output = 110; elsif Input(5) = 1 then output = 101; elsif Input(4) = 1 then output = 100; elsif Input(3) = 1 th

44、en output = 011; elsif Input(2) = 1 then output = 010; elsif Input(1) = 1 then output = 001; elsif Input(0) = 1 then output = 000; end if; end process; end a; 優(yōu)優(yōu)先先級(jí)級(jí)編編碼碼器器Input7 .0Output2.0 第3章 硬件描述語(yǔ)言路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮 吾將上下而求索吾將上下而求索吾將上下而求索2022-5-1049三態(tài)門電路Entity tri_gate is port(din,en:in std_log

45、ic; dout:out std_logic);End tri_gate;Architecture a of tri_gate is beginProcess(din,en) begin If(en=1)then dout=din;-0，1態(tài) else dout=Z;-高阻態(tài)End if;End process;End a;數(shù)據(jù)輸入控制輸入數(shù)據(jù)輸出dinendoutX0Z010111三態(tài)門dinendout 第3章 硬件描述語(yǔ)言路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮 吾將上下而求索吾將上下而求索吾將上下而求索2022-5-1050雙向總線緩沖器功能：雙向總線緩沖器有兩個(gè)輸入輸出端a和b，一

46、個(gè)方向控制端dr和一個(gè)選通端en。當(dāng)en=1時(shí)雙向總線緩沖器未被選通 a和b都呈高阻態(tài)；當(dāng)en=0時(shí)雙向總線緩沖器選通 如果dr=0，a=b; 如果dr=1，b=a;endr功能00a=b01b=a1XZ雙向總線緩沖器bdrEna 第3章 硬件描述語(yǔ)言路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮 吾將上下而求索吾將上下而求索吾將上下而求索2022-5-1051Library ieee;Use ieee.std_logic_1164.all;Entity tri_bigate isPort(a,b:inout std_logic_vector(7 downto 0); en:in std_logi

47、c; dr:in std_logic);End tri_bigate;Architecture rtl of tri_bigate isSignal aout,bout:std_logic_vector(7 downto 0); Begin Process (a, dr, en) beginIf(en=0)and (dr=1)then 第3章 硬件描述語(yǔ)言路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮 吾將上下而求索吾將上下而求索吾將上下而求索2022-5-1052 bout=a;else bout=“ZZZZZZZZ”;End if; b=bout;End process;process (b,

48、 dr, en) beginIf(en=0)and (dr=0)then aout=b;else aout=“ZZZZZZZZ”;End if; a=aout;End process;End rtl 第3章 硬件描述語(yǔ)言路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮 吾將上下而求索吾將上下而求索吾將上下而求索2022-5-1053p 時(shí)序邏輯電路？時(shí)序邏輯電路？ 是具有記憶（或內(nèi)部狀態(tài)）的電路，即時(shí)序邏輯電路的輸出不但與當(dāng)前的輸入狀態(tài)有關(guān)，而且與以前的輸入狀態(tài)有關(guān)。時(shí)序電路的內(nèi)部狀態(tài)元件可以由邊沿敏感的觸發(fā)器或由電平敏感的鎖存器實(shí)現(xiàn)，但大多數(shù)時(shí)序電路采用觸發(fā)器來(lái)實(shí)現(xiàn)。 時(shí)序電路又可分為同步時(shí)序電路

49、和異步時(shí)序電路兩種，大部分時(shí)序電路為同步時(shí)序電路。主要包括： 觸發(fā)器 寄存器 計(jì)數(shù)器 分頻器 第3章 硬件描述語(yǔ)言路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮 吾將上下而求索吾將上下而求索吾將上下而求索2022-5-1054 1：時(shí)鐘信號(hào)描述 上升沿：IF(clkEVENT AND clk=1)THEN 下降沿：IF(clkEVENT AND clk=0)THEN 2: 復(fù)位信號(hào)描述 （1）異步復(fù)位描述 PROCESS( clk,reset) BEGIN IF(reset=0)THEN q=0; ELSIF (clkEVENT AND clk=1)THEN q=d; END IF; END PR

50、OCESS;(2):同步復(fù)位描述PROCESS(clk)BEGINIF(clkEVENT AND clk=1)THEN IF(reset=0)THEN q=0; ELSE q=d; END IF;End if；End process； 第3章 硬件描述語(yǔ)言路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮 吾將上下而求索吾將上下而求索吾將上下而求索2022-5-1055D D觸發(fā)器觸發(fā)器Entity dff1 ISPORT (clk ,d ,reset : in STD_LOGIC; q : out STD_LOGIC);END dff1;ARCHITECTURE rtl OF dff1 IS BEG

51、INPROCESS (clk, reset) BEGINIF(reset=0) THE q=0；ELSIF (clkEVENT AND clk=1)THE q= d； END IF;END PROCESS;END rtl;D觸發(fā)器dclkresetq 第3章 硬件描述語(yǔ)言路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮 吾將上下而求索吾將上下而求索吾將上下而求索2022-5-1056移位寄存器（多級(jí)延遲）ENTITY reg1 IS PORT ( d : in BIT; clk : in BIT; q : out BIT);END reg1;ARCHITECTURE reg1 OF reg1 ISS

52、IGNAL a, b : BIT;BEGINPROCESS (clk)BEGINIF rising_edge(clk) THENa = d;b = a;q = b;END IF;END PROCESS;END reg1; 第3章 硬件描述語(yǔ)言路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮 吾將上下而求索吾將上下而求索吾將上下而求索2022-5-1057 串轉(zhuǎn)并移位寄存器library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;entity parltostr isport(clr,clk,din:in std_logic; q:out std_logic_vector(7

53、downto 0);end parltostr;Architecture rtl of parltostr issignal temp :std_logic_vector(7 downto 0);begin process(clk,clr)begin if clr=1 then 第3章 硬件描述語(yǔ)言路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮 吾將上下而求索吾將上下而求索吾將上下而求索2022-5-1058 temp=00000000;elsif clkevent and clk=1 then temp(0)=din; temp(1)= temp(0); temp(2)= temp(1); te

54、mp(3)= temp(2); temp(4)= temp(3); temp(5)= temp(4); temp(6)= temp(5); temp(7)= temp(6); q=temp; end if;end process;end rtl; 第3章 硬件描述語(yǔ)言路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮 吾將上下而求索吾將上下而求索吾將上下而求索2022-5-10591000110101start10 第3章 硬件描述語(yǔ)言路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮 吾將上下而求索吾將上下而求索吾將上下而求索2022-5-1060clkD QdD QD QD QD QD QD QD Qq7

55、.0clkD QD7.0D QD QD QD QD QD QD Qq07.0q17.0q27.0q37.0q47.0q57.0q67.0q77.088888888位串轉(zhuǎn)并移位寄存器總線數(shù)據(jù)串轉(zhuǎn)并移位寄存器 第3章 硬件描述語(yǔ)言路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮 吾將上下而求索吾將上下而求索吾將上下而求索2022-5-1061 1010進(jìn)制計(jì)數(shù)器進(jìn)制計(jì)數(shù)器LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;use ieee.std_logic_arith.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;ENTITY count10 I

56、SPORT(reset,clk:IN STD_LOGIC; q:OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);END count10;architecture rtl OF count10 ISBEGINPROCESS(clk) VARIABLE q10:INTEGER range 0 to 9; BEGIN10進(jìn)制計(jì)數(shù)器clkresetq3.0 第3章 硬件描述語(yǔ)言路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮 吾將上下而求索吾將上下而求索吾將上下而求索2022-5-1062IF(clkevent and clk=1)THEN IF(reset=1)THEN q10:=0;

57、ELSIF(q10=9)THEN q10:=0; ELSE q10:=q10+1; END IF;END IF; q=conv_std_logic_vector(q10,4);-數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換END PROCESS;end rtl; 第3章 硬件描述語(yǔ)言路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮 吾將上下而求索吾將上下而求索吾將上下而求索2022-5-1063課堂練習(xí)課堂練習(xí)：設(shè)計(jì)一個(gè)有清零端的25進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器 第3章 硬件描述語(yǔ)言路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮 吾將上下而求索吾將上下而求索吾將上下而求索2022-5-1064 在具體的電路設(shè)計(jì)中，可能需要很多種不同頻率的時(shí)鐘，但時(shí)

58、鐘源往往只有一個(gè)，這時(shí)候就需要分頻得到我們需要的時(shí)鐘頻率，同時(shí)也能滿足時(shí)鐘同步設(shè)計(jì)。最常用的分頻器設(shè)計(jì)采用計(jì)數(shù)器對(duì)時(shí)鐘進(jìn)行分頻，采用調(diào)整范圍計(jì)數(shù)或采用組合邏輯實(shí)現(xiàn)需要的頻率時(shí)鐘的占空比。 1010分頻器的設(shè)計(jì)分頻器的設(shè)計(jì) Library ieee; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; use ieee.std_logic_arith.all; use ieee.std_logic_unsigned.all; ENTITY count10 IS PORT(reset,clk:IN STD_LOGIC; clk1:out std_logic; q:OUT STD_LOGIC_

59、VECTOR(3 DOWNTO 0); END count10; 第3章 硬件描述語(yǔ)言路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮 吾將上下而求索吾將上下而求索吾將上下而求索2022-5-1065architecture rtl OF count10 ISsignal q10:INTEGER range 0 to 9;BEGINP1：PROCESS(clk) BEGIN IF(clkevent and clk=1)THEN IF(reset=1)THEN q10=0; ELSIF(q10=9)THEN q10=0; ELSE q10=q10+1; END IF; END IF; q=conv_s

60、td_logic_vector(q10,4);END PROCESS; 第3章 硬件描述語(yǔ)言路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮 吾將上下而求索吾將上下而求索吾將上下而求索2022-5-1066P2：process(clk,q10)begin if clkevent and clk=1 then if q105 then 可設(shè)置不同的占空比 clk1=0; else clk1=1; end if;end if;end process;end rtl; 第3章 硬件描述語(yǔ)言路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮路漫漫其修遠(yuǎn)兮 吾將上下而求索吾將上下而求索吾將上下而求索2022-5-1067課堂練習(xí)：課堂練習(xí)：對(duì)40