VHDL语言的主要描述语句

1、VHDL语言的主要描述语句按照语句的执行顺序对VHDL语言进行分类，包含两类语句：并行描述语句该语句的执行与书写顺序无关，总是同时被执行顺序描述语句从仿真的角度，该语句是顺序执行的进程语句(PROCESS是最典型的并行语句，一个构造体内可以有几个进程语句同时存在，而且并发执行。但是进程内部的所有语句都是顺序语句。一、顺序描述语句顺序描述语句只能用在进程和子程序中，它和其他高级语言一样，其语句是按照语句的出现的顺序加以执行的。如下分别介绍有关的顺序描述语句1. WAIT语句进程在执行过程中总是处于两种状态：执行或挂起，进程的状态变化受等待语句的控制,当进程执行到等待语句，就被挂起，并等待再次执行

2、进程等待语句的格式：* WAIT无限等待WAITON敏感信号变化* WAITUNTIL条件满足WAITFOR时间到(1) WAITON格式：WAITON信号，信号例5-1PROCESS(a,b)BEGINy<=aANDb;ENDPROCESS;该例中的进程与下例中进程相同：例5-1PROCESSBEGINy<=aANDb;WAITONa,b;ENDPROCESS;例5-2PROCESS(a,b)BEGINy<=aANDb;WAITONa,b;ENDPROCESS;(2) WAITUNTIL直到条件满足格式：WAITUNTIL布尔表达式当进程执行到该语句时，被挂起；若布尔表达式

3、为真时，进程将被启动例：WAITUNTIL(x*10)<100)(3) WAITFOR等到时间到格式:WAITFOR时间表达式当进程执行到该语句时，被挂起；等待一定的时间后，进程将被启动例：WAITFOR20ns；WAITFOR(a*(b+c);(4) 多条件WAIT语句例：WAITONnmi,interruptUNTIL(nmi=TRUE)OR(interrupt=TRUE)FOR5us该等待有三个条件：第一,信号nmi和interrupt任何一个有一次刷新动作第二，信号nmi和interrupt任何一个为真第三，已等待5us只要一个以上的条件被满足，进程就被启动.*注意：多条件等待时

4、，表达式的值至少应包含一个信号量的值。(5) 超时等待例53【例5-3JARCHITECTUREwaitexampleOFwait.exampleISSIGNAL»endB«sendA：STD_LOGICfBEGINsendA<r0»A：PROCESSBEGINWAITUNTILsendB=/rfsemiAVhAFTER10nsiWAITUNTILsendB=,0/1sendA<5=5r0JAFTER10nsiENDPROCESSA<BsPROCESSBEGINWAITUNTILsendA=/0,t'sendB<=r0/AFTER1

5、0nsfWAITUNTILsendA-fV卜sendB<=TAFTER10nsiENDPROCESSE*ENDwait-example*例54ARCHITECTUREwair-tinrfourOFISSIGNALtendAtbcwIB：STOLQGICiBEGINAPROCESSBEGINWAITUNTIL(s«idB-,l/)FOR1啊ASSERT(sendB=,l>)REPORT如dBtimedoutat7V"SEVERITYEKRORj8endAV="l"AFTER10n叭WAITUNTIL(BendB-'tf)FOR1呻ASS

6、ERT(sendB-)REPORTffsendBtitnedoutAtWSEVERITYERRORtsern!A<=QAFTER10ns4ENDPROCESSA:BtPROCESSBEGINWAITUNTIL(«ndA=,0,)FOR11ASSERT(sendA=r(/)REPORTSendAtimedoutatSEVERITYERROR#sendBV='O'AFTER10miWAITUNTIL(rtndA-11)FOR1ASSERTC«ndA-,l,>REPORT*MndAoutat*ltrtSEVERITYERROft1»endB&

7、lt;=,rAFTER10EN*WtOCESSB»ENDwait-timeoutf断言语句(ASSERT)(主要用于仿真、调试)格式：ASSERT条件REPORT输出信息SEVERITY级别执行到断言语句时，判断条件，若条件满足就继续执行，否则输出文字串和错误级别信息例：ASSERT(tiaojian=''REPORTsomethingwrong”SEVERITYERRO；信号代入语句格式：目的信号量<=信号量表达式例:a<=b;(注意区别小于等于)2. 变量赋值语句格式：目的变量:=表达式例:c:=a+d3. IF语句三种书写格式：1) IF的门闩控制格

8、式：IF条件THEN顺序执行语句；ENDIF；例55IF(a=''THENc<=b;ENDIF;例56r«s-«LIBRARYIEEE*VSEIEEE.STD-LOGIC-1164.ALLiENTITYdffISPORT讪k,dtINSTDLOGICiqtOUTSTD-LOGIC)<ENDdff；ARCHITECTURErtlOFdffISBEGINPROCESS(dk)BEGINIF(dk*EVENTANDelk=*T)THENqV-=dENDIFiENDPROCESS(ENDrth2) IF语句的二选择控制格式：IF条件THEN顺序执行语句；

9、ELSE顺序执行语句；ENDIF;例5-7ARCHITECTURErtlOFmux2ISBEGINPROCESS(a,b,sel)BEGINIF(sel=''THENc<=a;ELSEc<=b;ENDIF;ENDPROCESS;ENDrt1;IF语句的多选择控制格式：IF条件THEN顺序执行语句ELSIF条件THEN顺序执行语句ELSIF条件THEN顺序执行语句ELSIF条件THEN顺序执行语句ENDIF;例如：58LIBRARYIEEE;USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITYmux4ISPORT(input:INSTD_L0GIC_VE

10、CT0R(3DOWNTO0);sei:INSTD_LOGIC_VECTOR(1DOWNTO0);q:OUTSTD_LOGIC);ENDmux4;ARCHITECTURErt1OFmux4ISBEGINnn:PROCESS(input,sel)BEGINIF(sel='OO')THENq<=input(O);ELSIF(sel='01')THENq<=input(1);ELSIF(sel='10')THENq<=input(2);ELSEq<=input(3);ENDIF;ENDPROCESSnn;ENDrt1;注意：条件判

11、断输出是布尔量。4. CASE语句常用来描述总线、编码和译码的行为。格式:CASE表达式ISWHEN条件表达式=>顺序处理语句ENDCASE;其中WHEN勺条件表达式可以有4种形式：WHEN直=>顺序处理语句WHEN值|值|值|值=>顺序处理语句WHEN值TO值=>顺序处理语句WHENOTHERS=>?处理语句例:5-9LIBRARYIEEE;USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITYmux43ISPORT(a,b,iO,i1,i2,i3:INSTD_LOGIC;q:OUTSTD_LOGIC);ENDmux43;ARCHITECTUREmu

12、x4_behaveOFmux43ISSIGNALsel:INTEGERRANGE0TO3;BEGINnn:PROCESS(a,b,iO,i1,i2,i3)BEGINsel<=0;IF(a='1')THENsel<=sel+1;ENDIF;IF(b='1')THENsel<=sel+2;ENDIF;CASEselISWHEN0=>q<=iO;WHEN1=>q<=i1;WHEN2=>q<=i2;WHEN3=>q<=i3;ENDCASE;ENDPROCESSnn;ENDmux4_behave;例5-10

13、3-8译码器LIBRARYieee;USEieee.std_logic_1164.all;entitydecoder38isport(a,b,c,g1,g2a,g2b:instd_logic;y:outstd_logic_vector(7downto0);enddecoder38;architecturebehave38OFdecoder38issignalindata:std_logic_vector(2downto0);beginindata<=c&b&a;process(indata,g1,g2a,g2b)beginif(g1='1'andg2a=&

14、#39;0'andg2b='0')thencaseindataiswhen"000"=>y<="11111110"when"00l"=>y<="llllll0l"when"0l0"=>y<="lllll0ll"when"0ll"=>y<="llll0lll"when"100"=>y<="11101111"when&

15、quot;ioi"=>y<="lioillll"when"lio"=>y<="ioilllll"when"lll"=>y<="0lllllll"whenothers=>y<="XXXXXXXX"endcase;elsey<="11111111"endif;endprocess;endbehave38;例5-11LIBRARYieee;USEieee.std_logic_1164.all;ent

16、ityencoderisport(input:instd_logic_vector(7downto0);y:outstd_logic_vector(2downto0);endencoder;architecturebehaveOFencoderisbeginprocess(input)begincaseinputiswhen”"=>y<=111”；when”=>y<=110”；when”"=>y<=101”；when”=>y<=100”;when”"=>y<=011”；when”=>y<=01

17、0”;when”"=>y<=001”;when”=>y<=000”;whenothers=>y<=xendcase;endprocess;endbehave;表5-1优先级编码器的真值表输入输出iput(7)iiput(6)input(5)input(4)input(3)input(2)input(1)nput(0)Y2Y1Y0XXxXXxX0111XXTXXXX0P1110XXXXx011101XXXX0111100XxX01111r011xX011111010X0111111001X1111111000例512LIBRARYieee;USEie

18、ee.std_logic_1164.all;entitypriorisport(input:instd_logic_vector(7downto0);y:outstd_logic_vector(2downto0);endprior;architecturebe_priorOFpriorisbeginprocess(input)beginif(input(O)='O')theny<="111"elsif(input(1)='0')theny<="110"elsif(input(2)='O')the

19、ny<="101"elsif(input(3)='O')theny<="100"elsif(input(4)='O')theny<="011"elsif(input(5)='O')theny<="010"elsif(input(6)='O')theny<="001"elsey<="000"endif;endprocess;endbe_prior;5. LOOP语句格式一：标号:

20、FOR循环变量IN离散范围LOOP顺序处理语句；ENDLOOP标号;例:ASUM:FORiIN1TO9LOOPsum=1+sum;ENDLOOPASUM;例513:8位奇偶校验电路LIBRARYIEEE;USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITYpcISPORT(a:INSTD_LOGIC_VECTOR(7DOWNTO0);y:OUTSTD_LOGIC);ENDpc;ARCHITECTUREbehaveOFpcISBEGINcbc:PROCESS(a)VARIABLEtmp:STD_LOGIC;BEGINtmp:='0'FORiIN0TO7LOOPtmp

21、:=tmpXORa(i);ENDLOOP;y<=tmp;ENDPROCESScbc;ENDbehave;格式二：标号:WHILE条件LOOP顺序处理语句；ENDLOOP标号;在该语句中，如果条件为真，则进行循环，否则结束循环例：I:=1；sum:=0abcd:WHILE(I<10)LOOPsum:=l+sum;I:=I+1;ENDLOOPabcd;例514:LIBRARYIEEE;USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITYpcISPORT(a:INSTD_LOGIC_VECTOR(7DOWNTO0);y:OUTSTD_LOGIC);ENDpc;ARCHITE

22、CTUREbehaveOFpcISBEGINcbc:PROCESS(a)VARIABLEtmp:STD_LOGIC;BEGINtmp:='0'i:=0;WHILE(i<8)LOOPtmp:=tmpXORa(i);i=i+1;ENDLOOP;y<=tmp;ENDPROCESScbc;ENDbehave;NEXT语句在LOOP语句中用NEXT语句跳出循环格式：NEXT标号WHEN条件;NEXT语句用于控制内循环的结束.例5-15:PROCESS(a,b)CONSTANTmax_limit:INTEGER:=255BEGINFORIIN0TOmax_limitLOOPIF

23、(done(l)=TRUE)THENNEXT;ELSEdone(I):=TRUE;ENDIF;q(I)<=a(I)ANDb(I);ENDLOOP;ENDPROCESS;6. EXIT语句EXIT语句用于结束LOOP循环状态.格式：EXIT标号WHEN条件例5-16:PROCESS(a)VARIABLEint_a:INTEGER;BEGINint_a:=aFORI=0IN0TOmax_limitLOOPIF(int_a<=0)THENEXIT;ELSEint_a:=int_a-1;q(l)<=3.1416/REAL(a*l);ENDIFENDLOOP;y<=q;ENDPR

24、OCESS;二、并发描述语句进程语句在一个构造体中多个PROCES语句可以同时并行的执行，该语句有如下特点：1）可以和其它进程语句同时执行，并可以存取构造体和实体中所定义的信号2）进程中的所有语句都按照顺序执行3）为启动进程，在进程中必须包含一个敏感信号表或WAIT语句4）进程之间的通信是通过信号量来实现的1. 并发信号代入代入语句在进程中使用是顺序语句，但是在进程外即在构造体中使用就是并发语句，相当于一个进程例：ARCHITECTUREbehaveOFa_varISBEGINOutput<=a（l）;ENDbehave;可以等效于：ARCHITECTUREbehaveOFa_varIS

25、BEGINssPROCESS（a，I）BEGINOutput<=a（I）;ENDPROCESSss;ENDbehave;信号代入语句的右边可以是算数表达式，也可以是逻辑表达式，还可以是关系表达式所以可以仿真加法器、乘法器、除法器、比较器和各种逻辑电路。2. 条件信号代入条件代入语句也是并发语句，它可以将符合条件的表达式代入信号量。格式：目的信号量<=表达式1WHEN条件1ELSE表达式2WHEN条件2ELSE表达式3WHEN条件3ELSE表达式n;例517:四选一电路LIBRARYIEEE;USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITYmux44ISPORT(i

26、O,i1,i2,i3,a,b:INSTD_LOGIC;q:OUTSTD_LOGIC);ENDmux44;ARCHITECTUREaaOFmux44ISSIGNALsei:STD_LOGIC_VECTOR(1DOWNTO0);BEGINsel<=b&a;q<=i0WHENsel="00"ELSE11 WHENsel="01"ELSE12 WHENsel="10"ELSE13 WHENsel="11"ENDaa;选择信号代入格式：WITH表达式样SELECT目的信号量<=表达式1WHEN条件1

27、表达式2WHEN条件2表达式nWHEN条件n;该语句很象CASE语句.例5-18:LIBRARYIEEE;USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITYmux45ISPORT(i0,i1,i2,i3,a,b:INSTD_LOGIC;q:OUTSTD_LOGIC);ENDmux45;ARCHITECTUREbbOFmux45ISSIGNALsel:INTEGERrange0to3;BEGINWITHselSELECTq<=iOWHEN0,11 WHEN1,12 WHEN2,13 WHEN3;sel<=0WHENa='0'ANDb='0

28、9;ELSE1 WHENa='1'ANDb='0'ELSE2 WHENa='0'ANDb='1'ELSE3 WHENa='1'ANDb='1'ENDbb;3. 并发过程调用语句过程调用语句可以并发执行，但要注意如下问题：并发过程调用是一个完整的语句，在它之前可以加标号并发过程调用语句应带有IN,OUT或INOUT的参数，他们应该列在过程名后的括号内并发过程调用可以有多个返回值例：ARCHITECTURE-.BEGINvector_to_int(z,x_flag,q);END;等同于：ARCHITECTURE.BEGINPROCESS(z,q)BEGINvector_to_int(z,x_flag,q);ENDPROCESS;END;Block语句4. 通用模块调用语句ComponentCOMPONEN元件名PORT说明；ENDCOMPONENT;&端口映射