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VHDL编程基础

目录3.1概述3.2VHDL设计实体的基本结构3.3VHDL语言要素3.4VHDL顺序语句3.5VHDL并行语句3.6VHDL的库和程序包

3.7VHDL设计流程

3.1概述3.1.1VHDL语言简介VHDL是超高速集成电路硬件描述语言（VeryHighSpeedIntegratedCircuitHardwareDescriptionlanguage）。是标准化程度最高的硬件描述语言。目前流行的EDA工具软件全部支持VHDL，VHDL是现代电子设计师必须掌握的硬件设计计算机语言。(1)逻辑描述层次：一般的硬件描述语言可以在三个层次上进行电路描述，层次由高到低依次可分为行为级、RTL级(寄存器转换级)和门电路级。VHDL语言是一种高级描述语言，适用于行为级和RTL级的描述，最适于描述电路的行为；(2)设计要求：VHDL进行电子系统设计时可以不了解电路的结构细节，设计者所做的工作较少；Verilog和ABEL语言进行电子系统设计时需了解电路的结构细节，设计者需做大量的工作。3.1.3VHDL程序设计约定为了便于程序的阅读和调试，对VHDL程序设计特作如下约定：(1)语句结构描述中方括号“[]”内的内容为可选内容。(2)对于VHDL的编译器和综合器来说，程序文字的大小写是不加区分的。(3)程序中的注释使用双横线“--”。在VHDL程序的任何一行中，双横线“--”后的文字都不参加编译和综合。(4)为了便于程序的阅读与调试，书写和输入程序时，使用层次缩进格式，同一层次的对齐，低层次的较高层次的缩进两个字符。(5)考虑到MAX+plusII要求源程序文件的名字与实体名必须一致，因此为了使同一个VHDL源程序文件能适应各个EDA开发软件上的使用要求，建议各个源程序文件的命名均与其实体名一致。

3.2VHDL设计实体的基本结构通过VHDL描述一个二输入或门的实例，来说明VHDL的基本结构。例1一个二输入或门的VHDL程序如下：LIBRARYIEEE;--IEEE库的使用说明USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;--实体描述器件的输入、输出端口和数据类型用的程序包ENTITYOR2IS--实体OR2的说明PORT(A,B:STD_LOGIC;---端口声明，A、B是标准逻辑位类型的输入端口C:OUTSTD_LOGIC);--声明C是标准逻辑位类型的输出端口ENDENTITYOR2;ARCHITECTUREONEOFOR2IS--实体OR2的结构体ONE的说明BEGINC<=AORB;--二输入或门逻辑功能描述ENDARCHITECTUREONE;或门程序包含了VHDL的库、程序包、实体说明和结构体几个主要部分。语句C<=AORB为或门电路的逻辑描述，其他都作为或门对外部端口的描述，设计实体定义了或门外部界面后，其他的设计就可以直接调用这个或门实体。3.2.1VHDL程序设计举例1．设计思路以全加器为例例2全加器可以由两个1位的半加器构成。1位半加器的端口信号A和B分别是2位相加的二进制输入信号，SO是相加和的输出信号，CO是进位输出信号，左边的门电路结构构成了右边的半加器H_ADDER。图中，全加器F_ADDER内部的功能结构是由3个逻辑器件构成的，即由两个半加器U1、U2和一个或门U3连接而成。1位全加器逻辑原理图

2.VHDL源程序1)或门的逻辑描述LIBRARYIEEE;

--IEEE库的使用说明

USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;--实体描述器件的输入、输出端口和数据类型用的程序包ENTITYor2IS

--实体or2的说明

PORT(a,b:INSTD_LOGIC;

--端口声明，a、b是标准逻辑位类型的输入端口

c:OUTSTD_LOGIC);

--声明c是标准逻辑位类型的输出端口ENDENTITYor2;ARCHITECTUREart1OFor2IS

--实体or2的结构体art1的说明

BEGINc<=aORb;ENDARCHITECTUREart1;

2)半加器的逻辑描述

LIBRARYIEEE;

--IEEE库的使用说明

USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;

ENTITYh_adderIS--实体h_adder的说明PORT(a,b:INSTD_LOGIC;co,so:OUTSTD_LOGIC);ENDENTITYh_adder;

ARCHITECTUREart2OFh_adderIS

--实体h_adder的结构体art2的说明

BEGINso<=(aORb)AND(aNANDb);co<=NOT(aNANDb);ENDARCHITECTUREart2;3)全加器的逻辑描述LIBRARYIEEE;--IEEE库的使用说明USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITYf_adderIS--实体f_adder的说明PORT(ain,bin,cin:INSTD_LOGIC;

--端口声明，方向、数据类型名cout,sum:OUTSTD_LOGIC);ENDENTITYf_adder;ARCHITECTUREart3OFf_adderIS

--实体F_ADDER的结构体ART3的说明COMPONENTh_adder

--元件调用声明，将h_adder作为元件连接到指定端口

PORT(a,b:INSTD_LOGIC;--端口声明co,so:OUTSTD_LOGIC);ENDCOMPONENTh_adder;COMPONENTor2

PORT(a,b:INSTD_LOGIC;c:OUTSTD_LOGIC);ENDCOMPONENTor2;SIGNALd,e,f:STD_LOGIC;

--定义中间信号转存点BEGIN--元件连接说明

U1:h_adderPORTMAP(a=>ain,b=>bin,co=>d,so=>e);

--名称映射法

U2:h_adderPORTMAP(a=>e,b=>cin,co=>f,so=>sum);

--名字关联方式

U3:or2PORTMAP(a=>d,b=>f,c=>cout);ENDARCHITECTUREart3;3.说明及分析(1)整个设计包括三个设计实体，分别为or2、h_adder和f_adder，其中实体f_adder为顶层实体。三个设计实体均包括三个组成部分：库、程序包使用说明，实体说明和结构体说明。这三个设计实体既可以作为一个整体进行编译、综合与存档，也可以各自进行独立编译、独立综合与存档，或被其他的电路系统所调用。(2)实体or2定义了或门or2的引脚信号a、b(输入)和c(输出)，结构体art1描述了输入与输出信号间的逻辑关系，将输入信号a、b相或后传给输出信号端c，由此实体和结构体描述一个完整的或门元件。

(3)实体h_adder及对应的结构体art2描述了一个半加器。是由一个与非门、一个非门、一个或门和一个与门连接而成的，其逻辑关系来自于半加器真值表。在VHDL中，逻辑算符NAND、NOT、OR和AND分别代表“与非”、“非”、“或”和“与”4种逻辑运算关系。(4)在全加器接口逻辑VHDL描述中，1位二进制全加器f_adder的原理图，实体f_adder定义了引脚的端口信号属性和数据类型。其中，ain和bin分别为两个输入的相加位，cin为低位进位输入，cout为进位输出，sum为1位和输出。其对应的结构体art3的功能是利用COMPONENT声明语句和COMPONENT例化语句将上面由两个实体or2和h_adder描述的独立器件，按照图3.2全加器内部逻辑原理图中的接线方式连接起来。(5)在结构体art3中，COMPONENT→ENDCOMPONENT语句结构对所要调用的或门和半加器两元件作了声明(COMPONENTDECLARATION)，并由SIGNAL语句定义了三个信号d、e和f，作为中间信号转存点，以利于几个器件间的信号连接。“PORTMAP()”语句称为元件例化语句(COMPONENTINSTANTIATION)。所谓例化，在电路板上，相当于往上装配元器件；在逻辑原理图上，相当于从元件库中取了一个元件符号放在电路原理图上，并对此符号的各引脚进行连线。例化也可理解为元件映射或元件连接，MAP是映射的意思。例如，语句“U2：h_adderPORTMAP(a=>e，b=>cin，co=>f，so=>sum)”表示将实体h_adder描述的元件U2的引脚信号a、b、co和so分别连向外部信号e、cin、f和sum。符号“=>”表示信号连接。

(6)实体f_adder引导的逻辑描述也是由三个主要部分构成的，即库、实体和结构体。从表面上看来，库的部分仅包含一个IEEE标准库和打开的IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL程序包。但实际上，从结构体的描述中可以看出，其对外部的逻辑有调用的操作，这类似于对库或程序包中的内容作了调用。因此，库结构部分还应将上面的或门和半加器的VHDL描述包括进去，作为工作库中的两个待调用的元件。由此可见，库结构也是VHDL程序的重要组成部分。

3.2.2VHDL程序的基本结构

完整的VHDL程序(设计实体)具有固定的结构。应包括三个基本组成部分：库、程序包使用说明，实体说明和实体对应的结构体说明。库、程序包使用说明用于打开本设计实体将要用到的库、程序包；实体说明用于描述该设计实体与外界的接口信号说明，是可视部分；结构体说明用于描述该设计实体内部工作的逻辑关系。在一个实体中，可以含有一个或一个以上的结构体，而在每一个结构体中又可以含有一个或多个进程以及其他的语句。实体还可以有配置说明语句。配置说明语句主要用于以层次化的方式对特定的设计实体进行元件例化，或是为实体选定某个特定的结构体。

VHDL程序设计基本结构

3.2.2VHDL程序的基本结构库、程序包

根据VHDL语法规则，在VHDL程序中使用的文字、数据对象、数据类型都需要预先定义。为了方便用VHDL编程，IEEE将预定义的数据类型、元件调用声明(Declaration)及一些常用子程序收集在一起，形成程序包，供VHDL设计实体共享和调用。若干个程序包则形成库，常用的库是IEEE标准库。因此，在每个设计实体开始都有打开库或程序包的语句。例如LIBRARYIEEE;USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;表示设计实体中被描述器件的输入、输出端口和数据类型将要用到IEEE标准库中的STD_LOGIC_1164程序包。3.2.3实体(ENTITY)实体(ENTITY)是设计实体中的重要组成部分，是一个完整的、独立的语言模块。它相当于电路中的一个器件或电路原理图上的一个元件符号。

实体由实体声明和结构体组成。实体声明部分指定了设计单元的输入输出端口或引脚，是设计实体经封装后对外的一个通信界面，是外界可以看到的部分。结构体用来描述设计实体的逻辑结构和逻辑功能。由VHDL语句构成，是外界看不到的部分。一个实体可以拥有一个或多个结构体。1．实体语句结构实体声明部分的常用语句结构如下：

ENTITY实体名IS

[GENERIC(类属表)；][PORT(端口表)；]ENDENTITY实体名；实体声明单元必须以语句“ENTITY实体名IS”开始，以语句“ENDENTITY实体名；”结束，实体名是设计者自己给设计实体的命名，可作为其他设计实体对该设计实体进行调用时用。中间在方括号内的语句描述，在特定的情况下并非是必须的。

2．类耗属(G介ENE猫RIC并)说明康语句类属(G炊ENER攻IC)参陆数声明必街须放在端杯口声明之轧前，用于饱指定如矢量位伴数、器台件延迟悉时间等参数成。类属暂声明的涝一般书业写格式竞如下：GENE捷RIC(冈[常数名棍；数据类计型[：设取定值]{；常数趁名：数据尝类型[：压设定值耍]})；例:GEN评ERI悼C(m换:TI虏ME=康1.0抵ns)辱;--似m是一你个值为围1.0达ns的许时间参办数Temp滴1<=d厌0AN疑Dse枯lAF贪TER残m;--表辞示d0喝AN掩Ds错el经普1.0后ns延跳迟后才冒送到T斯emp霞1【例3.迫2.2】芬2输入搬与门的实劲体描述。ENT桌ITY爱an课d2骆ISGEN扑ERI昌C(R戴ISE谋W：T胡IME熔:=1王ns；FAL景LW：突TIM抖E:=堡1ns匹)；POR务T(帖a1：皂IN饲STD移_LO仪GIC尖；a0：I霉NST讲D_LO素GIC；z0：O冈UTS明TD_L幕OGIC骄)；END兔EN嗽TIT抵Ya究nd2早；这是一滨个准备竖作为2该输入与找门的设扔计实体开的实体汽描述，应在类属葬说明中蔬定义参或数RI毯SEW功为上沿什宽度，箱FAL酱LW为桑下沿宽根度，它柴们分别枣为1n妥s，这守两个参施数用于遥仿真模愿块的设屋计。3．PO炼RT端口牢说明端口声挺明语句西是描述敞器件的就外部接习口信号追的声明抬，相当余于器件励的引脚徒声明。旅实体端充口声明叹的一般社书写格努式如下厕：POR兽T(端伯口名：叉方向珠数据类誉型；{端口名脂：方向逃数据类型切})；例如PORT肃(a,赏b:IN坛STD宰_LOG赶IC;--声测明a,饥b是哥标准逻闹辑位类膨型的输蛾入端口s:I跑NST声D_LO越GIC;--声港明s是京标准逻杏辑位类椅型的输秧入端口y:O毫UTS照TD_L储OGIC谁);--声末明y是格标准逻嫁辑位类别型的输酬出端口端口名亡是实体鸽每一个纺对外通玻道的名猛字；端怀口方向昨模式是梯通道上段数据流贞动的方荒式，如召输入或行输出等只；数据孙类型是访端口上扮流动数宵据的表译达格式碑。VHD刑L对语萌句中的裂所有操加作数的学数据类嗓型都有笑严格的椒规定。漂一个实垃体通常垒有一个宏或多个甚端口，馒端口类姨似于原猜理图部喉件符号找上的管犹脚。实崇体与外品界交流赵的信息世必须通炭过端口柜通道流胃入或流屑出。IEE漆E定进义了4团种常用组的端口宵模式：IN--输案入的引活脚，OUT--输误出的引销脚，BUF济FER--带戒输出缓仓冲器并往可以回赵读的引皮脚(与浅TRI昌引脚不月同)，INO分UT--双尤向引脚渗(即B靠IDI煎R引脚妻)。此兴模式的馋端口是弊普通输吹出端口睛(OU阅T)加尖入三态草输出缓绘冲器和匪输入缓趴冲器构励成的。端口描裳述中的楚数据类手型主要露有两类惑：位(BIT)和位矢宣量(BIT_脾VECT熟OR)。若端口的贪数据类型服定义为B角IT，则厘其信号值项是一个1挤位的二进权制数，取仅值只能是蜓0或1；拔若端口数激据类型定凤义为BI翅T_VE足CTOR句，则其信呈号值是一衰组二进制刚。端口模式摘（方向）醒说明端口模屑式符号甜图3.2汽.4管结构为体(A席RCH圾ITE仗CTU立RE)结构体盲是用于柄描述设仇计实体拉的内部温结构以统及实体赏端口间括的逻辑例关系，丈在电路键上相当呆于器件赛的内部轿电路结闻构。一蛾个完整棍的结构值体由两床个基本缎层次组蝇成：●对贫数据类颜型、常般数、信谷号、子俗程序和庸元件等废元素的熊信号声境明部分错。●描述盲实体逻辑驰行为的，音以各种不床同的描述祸风格表达猾的功能描裳述语句。结构体构造图1.结聋构体的一段般语句格已式结构体的橡语句格式颜如下：ARCH充ITEC抵TURE绵结构妹体名O述F实饲体名I眨S[信号伶声明语峰句]；--为内腰部信号名歌称及类型站声明BEG弯IN[功能描垄述语句]END临AR但CHI刘TEC闻TUR求E结袍构体名障；其中，扔实体名惹必须是所所在设朴计实体爆的名字炒，而结煌构体名将可以由合设计者唱自己选核择，但享当一个何实体具分有多个缸结构体筝时，结求构体的我取名不蹦可重复客。例如妖设a、祥b是或摔非门的酬输入端优口，z蛾是输出骆端口，酸y是结廊构体内脏部信号见，则用译VHD软L描述扁的两输挽入端或渡非门的捏结构体圣为：ARCH翻ITEC盖TURE核nor贼1OF间tem绵plI水SSIG确NAL渐y各:S抱TD_坐LOG脾IC;BEG亭INy<=射aO熔Rb御;--结响构体功傍能描述宜语句z<=N扒OTy田;END取ARCH才ITEC读TURE拔nor双1;2．结适构体说辈明语句结构体中怒的说明语叨句是对结母构体的功牌能描述语亿句中将要移用到的信糠号(SIG予NAL)、数精据类型柏(TYPE)、常进数(CONS奏TANT)、元聋件(COMP洞ONEN饼T)、函眯数(FUN曾CTI遗ON)和过防程(PROC活EDUR旧E)等加叶以说明懂的语句爽。但在一个绪结构体中恐说明和定冻义的数据藏类型、常流数、元件奏、函数和租过程只能运用于这个许结构体中耕，若希望劈燕其能用于敏其他的实编体或结构棚体中，则众需要将其滴作为程序齐包来处理化。3．功能岗描述语句隙结构功能描纳述语句共结构含波有五种搏不同类沿型，以段并行方旺式工作孤。在每缸一语句晕结构的础内部可肝能含有柿并行运颠行的逻生辑描述找语句或划顺序运缸行的逻妖辑描述益语句。各语句结愧构的基本紫组成和功暗能分别是势：(1)觉块语句(史BLOC米K)是由掉一系列并债行执行语鸡句构成的旁组合体，裕它的功能菌是将结构垮体中的并炕行语句组饺成一个或袍多个模块农。(2)绿进程沾语句(防PRO认CES暗S)定荣义顺序朴语句模稼块，用主以将从吸外部获具得的信哄号值，锐或内部信的运算戒数据向腐其他的鼓信号进肥行赋值疏。(3)招信号赋值刘语句(赋篇值目标<恒=表达式此；)将设损计实体内罩的处理结融果向定义甜的信号或伪界面端口断进行赋值霸。(4)争子程序调至用语句用号于调用一尸个已设计勉好的子程盖序。子程例序有过程棍(PRO喊CEDU渴RE)和樱函数(F趣UNCT仍ION)暗两种类型近。(5)专元件宽例化(戴COM伤PON晓ENT系)语句阁对其他粒的设计剖实体作烛元件调汤用说明币，并将捷此元件宴的端口怕与其他烂的元件制、信号篮或高层艳次实体因的界面侵端口进静行连接须。例1：多半加器的忽描述LIB乔RAR胸YI纸EEE到;USE思IE薯EE.起STD抵_LO耻GIC情_11费64.筹ALL炮;定-原-IE纠EE库途使用声晓明ENTI仅TYh_ad晃derISPOR摔T(a侦,b:境IN诵STD孟_LO蕉GIC兄;信-泄-实体抢端口声同明so,小co:摆OUT淡ST吊D_L菊OGI路C);ENDh_a疼dde嫁r;ARC悟HIT丙ECT故UREONEOFh_a惰dde腥rISBEG驴INso<桥=a谨XOR煤b;--结构世体功能描始述语句co<维=a买AND勤b;END层AR商CHI互TEC乱TUR霜EONE;例2：乏2选1欠数据选拥择器的岩描述LIB寻RAR夜YI稻EEE借;USE适IEEE起.STD历_LOG伪IC_1均164.商ALL;ENTI漂TYmux丛21ISPORT棚(a,萝b:I利NST楼D_LO掀GIC;s:险IN景STD绵_LO殃GIC缎;y:O化UTS谜TD_L盏OGIC准);ENDmux2沙1;ARCH惩ITEC坐TUREONEOFmux小21ISBEGI妖Ny<=a钢WHE驴Ns=茂'0'斥ELSEb;END蹈ARCH屡ITEC座TUREONE;例3：锁抄存器的描傲述LIB颤RAR肥YI凑EEE喜;USE弓IEEE稀.STD另_LOG它IC_1狮164.忘ALL;ENT僚ITYlat蕉ch1ISPORT街(d:玩IN胳STD_阴LOGI盒C;ena:茄IN絮STD_细LOGI注C;q:OU袜TST疮D_LO罪GIC)灵;ENDlat类ch1;ARC默HIT惭ECT谈UREONEOFlat支ch1ISBEGI学NPROC蜡ESS(d,股ena抹)BEG披INIF俱ena柏='1朱'TH旅ENq<=浑d;END蚁IF开;END泪PROC姓ESS;END趟ARCH贱ITEC梨TUREONE;例4四征位二进制袖加法计数慌器LIBR请ARY次IEEE灭;USE雾IE景EE.民STD浓_LO阔GIC杨_11翁64.统ALL蒸;ENT凡ITYcnt幅4ev附hdlISPORT料(cl眨k,en叙a:IN震STD督_LOG失IC;cou教t:O贱UT饮STD影_LO圈GIC艰;q:BU凯FFER孝INT飞EGER眨RAN左GE0臂TO甲15);ENDcnt馒4ev贝hdl;ARC秧HIT重ECT导UREoneOFcnt4见evhd臭lISBEG栗INPRO少CES碧S(c坊lk,狼ena现)BEG落INIF混clk清'EV繁ENT递AN绸DC俱LK=凝'1'态THE怕NIF杜ena臂='1农'TH获ENIF旅q=1朗5T窃HEN港q<涉=0;cout踩<='0葡';ELSI升Fq=只14T枯HEN坑q<=q尺+1;cout乡丰<='1止';ELSE细q<=惹q+1;END薪IF;END抛IF狸;END献IF;END盛PROC世ESS;END尊ARCH厅ITEC们TUREone;例5七弟段显示译酷码器LIB丘RAR婶YI剪EEE睁;USE月IEEE纠.STD酬_LOG惕IC_1填164.矿ALL;ENTI处TYDec7旷svhd厅lISPORT诊(a:个INB庙IT_V挤ECTO串R(3捐DOWN干TO0逆);led馋7S:盯OUT父BI放T_V也ECT押OR(汉7D搁OWN座TO丽0))漠;END遥;ARCH览ITEC超TUREoneOFDec美7sv雁hdlISBEG递INPRO裁CES箭S(a彼)BEG或INCASE什a(3陡DOW踏NTO堆0)I辨S陷-女-cas姿e选择语唇句WHEN拐"00真00"=话>LED改7S<=达"001汇1111乔1";WHEN塑"00序01"=彻>LED代7S<=执"000切0011欣0";WHEN错"00房诚10"=春>LED添7S<=沾"010斜1101现1";WHE诉N"邻001蛋1"=需>LE梁D7S句<="码010塞011据11"做;WHE混N"叉010啊0"=棍>LE凶D7S漠<="挠011桂001铅10"近;WHE差N"伐010路1"=孙>LE朴D7S看<="攀011帮011庙01"才;WHEN祖"01次10"=豆>LED顶7S<=忠"011左1110柴1";WHEN抖"01兔11"=伶>LED补7S<=返"000跑0011沉1";WHE骂N"动100旧0"=勿>LE疫D7S塑<="爸011纠111创11"打;WHE鞠N"煤100耐1"=虎>LE捐D7S示<="惯011们011伙11"均;WHE闯N"熔101舌0"=帆>LE贫D7S西<="题011悠101映11"派;WHE用N"村101雾1"=扑>LE殿D7S火<="仿011斩111贿00"狐;WHE项N"舰110议0"=确>LE照D7S原<="荷001搁110辆01"完;WHEN挑"11盘01"=则>LED激7S<=哗"010冰1111患0";WHE字N"猾111搜0"=层>LE悉D7S络<="府011蛋110表01"房诚;WHEN文"11棒11"=凡>LED驾7S<=泊"011苹1000慕1";WHE溪NO拢THE范RS=贴>NU污LL;END陵CA葡SE;END孝PR棋OCE婚SS;END植AR偷CHI诉TEC腔TUR再Eone;例6锯奇偶校绣验器的违描述LIB输RAR怪YI右EEE鱼;

U碌SE独IEE顶E.S投TD_别LOG象IC_春116铃4.A妖LL;ENTI至TYp_c刻hec腿kIS聋POR艳T(疏a:I胞NS南TD_邪LOG缺IC_玻VEC越TOR迅(7舞DOW卷NTO脸0)技;蚂y:泳OUT荒ST赶D_L补OGI停C);困EN去Dp_ch搬eck;ARCH两ITEC蛇TUREoneOFp_c蝴hec强kIS毅B娃EGINPROC丘ESS(瞧a)VAR蓬IAB滩LE车tem干p:S嗓TD_批LOG盟IC;酬BE绳GIN鸭t愤emp著:='鞠0';培FO摧Rn缠IN部0烤TO叠7L集OOP霞t溪emp炒:=t银emp偿XO祸Ra志(n)龙;葛EN斯DL冬OOP厚;索y<降=te捷mp;END颠PROC删ESS;ENDone;例7求副最大值的寺函数LIBR帅ARY恢IEEE掠;USE穷IEEE波.STD熊_LOG畜IC_1序164.甲ALL;PACK补AGE仓bpac申1ISFUN顷CTI土ON益max沟(壮a,b煌:IN己ST绳D_L硬OGI婶C_V怎ECT谅OR)RET泰URN代ST欧D_L凝OGI湾C_V戚ECT颂OR;凭--涂声明函欢数首END;PACK驴AGE胶BOD煮Ybp鸡ac1声ISFUN曾CTI社ON冰max弄(访a,b鞠:IN争ST念D_L低OGI叔C_V断ECT殊OR)脂--迁声明函宴数体RETU蛾RN忙STD_窑LOGI相C_VE漆CTOR成ISBEGI齿NIF(活a>b)词THE仇NRE灾TURN野a;ELS寇E直RE招TUR边N市b;END耀IF;END醉max赔;END屡bp朱ac1绑;在设计幅实体中悄声明的撇数据类嫂型、子铁程序或抵数据对帅象对于舟其他设朽计实体姨是不可妇再利用态的。为岂了使已涨声明的往数据类音型、子神程序、倒元件能纽奉被其他械设计实葱体调用共或共享拦，可以撞把它们股汇集在曾程序包诞中。包液中可以拨有多个袄元件和闪函数。打开b浩pac图1程序史包的语翁句为：USE承wo将rk.锦bpa衣c1.燃ALL放在实仆体声明牧前面函数调侄用语句函数名服（关挪联参数表悄）例如，载调用求拳最大值驳函数的冶语句为麦：pea矿k<=厚max厕(da帅ta,防pea谷k);元件例悄化语句第一步遇设复计二输振入与非君门LIBR陵ARY蜻IEEE细;USE素IE经EE.许STD拾_LO愉GIC旧_11秘64.睛ALL供;ENTI加TYnd2ISPOR狠T(饥a,b尘:IN宜ST变D_L坟OGI减C;c:O草UT穴STD巨_LO费GIC潜);ENDnd2;ARC剥HIT睡ECT贞UREnd2b奥ehvOFnd2ISBEG还INc<=a踩NAN肠Db;ENDnd2狸beh融v;第二步主将设且计的元趴件声明演装入m备y_p杯kg程窗序包中LIB右RAR贼YI袭EEE喘;USE技IEEE叹.STD磨_LOG递IC_1桂164.僚ALL;PACK国AGEmy_p系kgIScom访pon滥entnd2--元件讯声明PORT耽(a,侨b:IN犁STD至_LOG进IC;c:OU佳TST奥D_LO京GIC)秘;END缓comp牲onen晴tnd2;ENDmy_p露kg;第三步主用元件例惊化产生图橡示的电路LIBR州ARY笔IEEE杆;USE世IEEE轨.STD贩_LOG墨IC_1毯164.堪ALL;USEwork什.my_驳pkg.剪ALL;--打艺开程序光包ENT意ITYord4劝1ISPOR嫂T(炕a1,族b1,松c1,吓d1:加IN肚STD帖_LO身GIC有;z1:O板UTS余TD_L廊OGIC诵);ENDord魄41;ARCH论ITEC斩TUREord4五1beh继vOFord净41IS--元件触例化SIGN胡ALx纲,y:S默TD_L羽OGIC德;BEGI应Nu1:n巡寿d2P语ORT最MAP(阴a1,b短1,x)晶;--位抱置关联环方式u2:帜nd2建PO膏RT蹲MAP灰(a=谜>c1畏,b=忆>d1汇,c=细>y)河;--名字撇关联方式u3:四nd2筝PO汗RT符MAP粱(x,絮y,c候=>z惩1);--混萝合关联三方式ENDord月41b鸽ehv;3.2只VH捎DL语殊言要素3.2劫.1共VHD坚L文字岸规则1.数字免型文字（1）肝整数文姥字整数文团字由数赚字和下稀划线组绳成。下键划线用迅来将数问字分组理，便于联读出。例：5差，67剪8，1令56E言2，4键5_2缴34_薪287鸡相当于旋(45杆,23料4,2轧87)（2）实哑数文字实数文雁字由数歌字、小灵数点和梅下划线黑组成。例：1些88.罪993崭,帜8遍8_6蔬70_散551庄.45州3_9要09相尼当于(望88,役670查,55湖1.4存53,斥909柜)（3）粒以数字召基数表两示的文梦字以数字基蕉数表示的拿文字的格诊式为：数制#数变值#例：10像#170表#;绩-红-十进制造数值16#赶FE#颂;掌--十衰六进制纪数值2#11壁0100栽01#;低--二魔进制数值8#37画6#;壳--粒八进制数捆字（4）锡物理量饶文字表示时蹄间、长侧度等物进理量。唤例如，饶60s悠，10罩0m。2.字符危串文字字符串文杰字包括字嫁符和字符率串。字符龙是以单引枣号括起来忧的数字、定字母和符不号。包括困文字字符牧串和数值图字符串。（1）文庆字字符串文字字符斧串是用双融引号括起升来的一维积字符数组尊。例：“这ABC衔”，“见AB冒OY”鸣，“A搅”都是登文字字菊符串。（2）数屈值字符串数值字符墨串也叫做扛矢量，格瓣式为数制基冰数符号浇“数值这字符串筛”例：B”11卖1011化110”猾;--二进后制数数组拿，位矢量落组长度是傲9O”1导5”;--八爆进制数唉数组，执等效B饰”00祝110唱1”，征位矢量掀组长度赴是6X”A蜘D0”袋;--十六弱进制数数黎组，等效往B”10煤1011仪0100萍00”，值位矢量组苍长度是1宾2B、O石、X分羊别是二荣进制、膛八进制卸、十六僵进制基梨数符号毕。3.标存识符标识符浊是用户路给常量锅、变量贷、信号顺、端口她、子程妖序或参移数定义脊的名字脖。标识过符的命皂名规则趟是：以紫字母开趋头，后蔬跟若干守字母、豆数字或疼单个下币划线构渴成，但眯最后不奸能为下烤划线。例：h白_add崖er,然mux2继1,e件xamp造le为合圆法标识符划；2ad蓬der她,_虫mux润21,治fu炉l__姨add乔er,捡ad逼der仓_为来错误的嗓标识符望。4.下标湿名下标名用凤于指示数避组型变量雁或信号的视某一元素豪。下标名律的格式为辞：标识符（漏表达式）例：b(得3),父a(m)胖都是下标撒名。5.段识名段名是缩慧多个下教标名的贝组合。污段名的率格式为台：标识符（货表达式忍方向扔表达式凑）例：D(7手DOWN勺TTO抵0);麦--可表懒示数据总腔线D7—D0D(0阀TO叙7)添;童--可楚表示数企据总线抱D0—D73.2.翼2V享HDL数揪据对象VHDL绞数据对象屡包括变量也、常量和享信号。1.变量变量(弦VAR告IAB航LE)条是一个掘局部量首。只能违在进程承(PR薄OCE煎SS)巷、函数释(FU视NCT峡ION适)和过造程(P浮ROC号EDU群RE)啊中声明捞和使用亭。变量严不能将畏信息带想出对它爆定义的虑当前设惜计单元吗。变量韵赋值的挎数据传突输是立奥即发生绸的，不困存在延骂时。变量要声罗明后才能口使用，变董量声明的选语法格式侦为：VAR嗓IAB残LE绕变量名彩：数据俯类型[胖：=初沿始值]络；例：VA脏RIAB妈LEa贺:INT件EGER为;屋--a忠为整型变六量VARI救ABLE资b:I朋NTEG蓬ER:=易2;施--b赋堵初值2变量赋值勿语句的语胖法格式为纷：目标变量裹名：=表结达式例：舞VAR洁IAB绳LE泪a,b两:BI访T_V摸ECT耳OR(哪0T牵O7塞);VAR湖IAB含LE雾x,y膊:IN侍TEG气ER;x:=1喉00;续a:袄=“10偏1010睡1”y:=1歌5+x;卸a(3叉TO塘6):=秧(‘1’洽,’1’活,’0’慈,’1’椅);a(0稻TO5趣):=b取(2T塞O7)怪;2.信号信号是描颈述硬件系达统的基本耍数据对象充。不仅可妖以容纳当亏前值，也检可以保持辞历史值，胆类似于连瞧线。信号声昆明语句桑的语法示格式为粒：SIG晓NAL怖信号仁名：数党据类型朴[：=摇初值]今；SIG乌NAL斑te鞋mp:抱STD逢_LO光GIC奶:=0锈;-肤-te扩mp为灰标准逻间辑位信杨号初参值为0SIGN真ALf组laga乳,fla烛gb:B仗IT;油--fl柄aga,已flag月b为位信宵号SIG话NAL方da擦ta:堤STD眉_LO闻GIC触_VE校CTO段R(1涝5D魔OWN寄TO所0);--da液ta为标早准逻辑位渡矢量，矢谊量长度为具16信号的狱赋值语脾句格式楼为：目标信糖号名<态=表达汗式例：x<撑=9;z<=x怠AFT隶ER5猎ns;隔--目佣标信号需搏要一定延较迟时间，棚设置延迟冻5ns信号与变拘量是有区慎别的。变姻量在进程糊、函数和跪过程中声待明，信号望在结构体扣中声明。彩变量用“注:=”号轿赋值，无戏延迟时间晋，而信号翻用“<=百”赋值，兄赋值过程英有延迟时胜间。信号查赋初值的疮符号是“荒:=”。3.常数常数的声负明格式为闯：CONS标TANT四常数名误：数据类跳型：=初或值；例：C掠ONST扣ANT跪fbus辱:BIT寻_VEC令TOR:稳=“01抓0111如”;CONS猜TANT洁Vcc遣:REA乌L:=5兆.0;CONS炕TANT验del总ay:T零IME:斩25ns睡;3.2.蜓3V准HDL数吸据类型1.B显OOL作EAN堆(布尔孝)数据垂类型FALS谁E（假）俗和TR延UE（真哑），以枚去举类型预茄定义，定改义语句为盒：TYP爽EB草OOL截EAN栗IS橡(F温ALS欧E,T依RUE近);2.BI椒T（位）候数据类型位数据宽类型包亩括‘0潮’和’勿1’，邮定义语辞句为：TYP哑EB秒IT泊IS居(‘0不’,’席1’)麻;3.BI泄T_VE扶CTOR位矢量墙是用双跳引号括潜起来的泪数字序遮列，如条“00缘瑞11”呢，X”桌00F跪D”等皱。定义唐语句为豆：TYP鹅EB茧IT_护VEC螺TOR别IS露AR模RAY眯(N沈atu如ral丹Ra刷nge侮<>)辟OF增BI创T;其中，伙<>表感示数据暮范围未暖定界。先在使用讨位矢量鸟时，必覆须注明阶位宽，例如：S尘IGNA尘La:途BIT_拢VECT革OR(歇7DO岂WNTO雄0);4.C涂HAR瓜ACT享ER（象字符）滚数据类往型字符是用烛单引号括矛起来的A乏SCII呈码字符，扛如‘A’嗽，‘a’逆，定义语轰句为：ZT祝YPE顺CH璃ARA摊CTE吧RI而S(痰NUL线,SO妹H,…爽);5.IN绘TEGE缎R（整数赢）数据类献型整数包碗括正整确数、负皱整数和蔑零。整少数是3射2位的鲜带符号傍数。6.N勒ATU判RAL谨（自然盏数）和队POS性ITI于VE（该正整数鸽）数据贝类型自然数谦是整数林的一个赔子集，鼻包括0壤和正整魔数。7.RE倦AL（实蚊数）数据兆类型实数由正顿、负、小跟数点和数趴字组成，可例如，-装1.0,位+2.5址,-1.旦0E38孙都是实数怎。8.ST缠RING浸（字符串丸）数据类仓型字符串是源用双引号叹括起来的颈字符序列西，也称字痕符串矢量叠或字符串腹数组。例珠如，”A唉BOY样.”,”丙1010喊011”躬等是字符爱串。9.TI城ME（时罢间）数据牙类型时间是慢物理量吩数据，掉由整数合数据和桨单位两升部分组肥成。定该义语句非为：TYP羊ET无IME础IS翅RA黄NGE销-2限147羊483怜647秤TO济21佣474辜836弄473.2励.5信IEE曲E预定斤义的标荐准逻辑桶位和矢租量1.S鱼TD_糠LOG从IC（做标准逻闹辑位）仆数据类畏型在VH足DL中鸡，标准期逻辑位挺数据有苗九种逻粱辑值：帐‘U圆’（未筋初始化娘的）、穿‘X委’（强救未知的叶）、签‘0’溪（强0较）、农‘1’棒（强1渐）、工‘Z’餐（高阻三态）、螺‘W姨’（弱减未知的罗）、骗‘L’雪（弱0健）、搁‘H’敲（弱1妨）和’厦-’（像忽略）满。它们秩在ST诱D_L甜OGI策C_1吸164帮程序包悦中的定夫义语句田：TYP淡ES洒TD_牵LOG吉IC眨IS遮(‘U初’,’僚X’,瓶’0’方,’1少’,’暖Z’,瞎’W’长,’L却’,’踩H’,其’-’键);注意：S责TD_L捐OGIC努数据类型胆中的数据误是用大写方字母定义胸的。2.S恰TD_L爸OGIC果_VEC吼TOR（辱标准逻辑瓶矢量）数急据类型标准逻豪辑矢量诱数据在替数字电师路中常聚用于表西示总线帝。它们书在ST现D_L做OGI弟C_1勿164午程序包均中的定给义语句田：TYP盯ES挎TD_吉LOG甘IC_档VEC阴TOR客IS誉AR至RAY厉(Na岗tur像al胸Ran擦ge无<>)沃OF施ST判D_L满OGI谜C;3.2哨.6擦VHD芽L操作额符VHD挽L的操惰作符包辆括逻辑粘操作符涉(Lo拍gic侧Op侵era叼tor暖)、关与系操作示符(R脉ela裂tio矛nal愁Op喷era姓tor砌)、遣算术操谎作符(悄Ari东thm瞧eti匙cO课per蒸ato僚r)和垫符号操询作符(氧Sig光nO兽per参ato嘱r)四恩类。类型操作符功能操作数数据类型算术操作符+加整数-减整数&并一维数组*乘整数和实数/除整数和实数MOD取模整数REM求余整数SLL逻辑左移BIT或布尔型一维数组SRL逻辑右移BIT或布尔型一维数组SLA算术左移BIT或布尔型一维数组SRA算术右移BIT或布尔型一维数组ROL逻辑循环左移BIT或布尔型一维数组ROR逻辑循环右移BIT或布尔型一维数组**乘方整数ABS取绝对值整数类型操作符功能操作数数据类型关系操作符=等于任何数据类型/=不等于任何数据类型<小于枚举与整数及对应的一维数组>大于枚举与整数及对应的一维数组<=小于等于枚举与整数及对应的一维数组>=大于等于枚举与整数及对应的一维数组逻辑操作符AND与BIT、BOOLEAN、STD_LOGICOR或BIT、BOOLEAN、STD_LOGICNAND与非BIT、BOOLEAN、STD_LOGICNOR或非BIT、BOOLEAN、STD_LOGICXOR异或BIT、BOOLEAN、STD_LOGICNXOR异或非BIT、BOOLEAN、STD_LOGICNOT非BIT、BOOLEAN、STD_LOGIC符号操作符+正整数-负整数注意：（1）要罗遵循在基利本操作符驼间操作数蠢是同数据尝类型的规逆则。（2）要奖遵循操作弦数的数据辨类型必须腔与操作符六要求的数叮据类型完糠全一致。（3）村包含多役种操作忽符的表紫达式中铲，需要殖用括号陶将这些乏运算分材组。例怨如(a逐OR俱b)跪XOR丢c（4）在铃VHDL探中有并置惩运算操作场符“&”脏，它用来余完成一维冈数组的位爬扩展。例少如，将一随维数组s倡1，s2这扩展为二捕维数组的煎语句是：勒s<=s炊1&s2广。3.3帖VHDL态的顺序语鲜句VHDL眉的基本描燃述语句包煤括顺序语届句(Se范quen庆tial吐Sta挺teme律nts)蜜和并行语抄句(Co梯ncur疼rent卵Sta脆teme把nts)根。顺序语句阴只能出现竖在进程(昼PROC验ESS)贷、过程(打PROC闷EDUR短E)和函塑数(FU饶NCTI查ON)中屋，按照程累序书写的复顺序自上赏而下、一龟条一条地搬执行。顺科序语句可笨以描述数易字逻辑系支统中的组赏合逻辑电集路和时序笋逻辑电路占。VHDL炉的顺序语浙句有赋值膏语句、流蚊程控制语颜句、等待衔语句、子途程序调用笋语句、返卸回语句和钻空操作语快句等六类蜡。3.3.胸1赋值剥语句1.变量投赋值语句变量赋付值语句率的格式样为：目标变移量名:慢=赋值恒源（表哄达式）例如冰x:干=5.楼0。2.信号谎赋值语句信号赋值们语句的格额式为：目标信剑号名<滨=赋值杰源例如玻y<=‘氧1’。信号赋值哄语句可以鲜出现在进增程或结构那体中，若必出现在进寇程或子程纹序中则是灵顺序语句叠，若出现岛在结构体戒中则是并刺行语句。对于数走组元素垫赋值，用可以采匹用下列钉格式：SIG漂NAL戏a,猜b:S范TD_道LOG详IC_蚀VEC疼TOR超(1廉TO宏4);a<=“炕1101遥”--为率信号a拍整体赋铸值a(1甜TO况2)退<=“壁10”殊;--为信坛号a中的笨部分位赋缓值a(1睡TO坝2)梢<=b团(2挨TO耍3);3.3亩.2霸流程控躬制语句流程控蓄制语句先有IF透语句、弱CAS赵E语句鸡、LO坛OP语吃句、N饭EXT格语句和闭EXI呢T语句识五种。1.IF斥语句格式1为：IF条痰件句T幼hen顺序语降句；END窄IF代;格式2为：IF条瘦件句T摊hen顺序语句轰；ELSE顺序语句葛；END巡寿IF族;格式3为：IF狮条件句圈Th绝en顺序语杨句；ELSE脸IF条蜜件句T蚊hen顺序语潜句；…ELS脉E顺序语愤句；END墙IF;IF语句献中至少应取有1个条雨件语句，积条件句必疲须由BO瓜OLEA柴N表达式栋构成。累IF语句干根据条件克句产生的涝判断结果矩TRUE抗或FAL蔬SE，有析条件的选众择执行其思后的顺序互语句。例：图灯示硬件撤电路的泄VHD严L语言免描述：LIB娇RAR订YI东EEE葵;USE省IE骆EE.耳STD洽_LO干GIC厦_11他64.济ALL酒;ENT尊ITYcont搜rol1ISPORT滨(a,戚b,c:其INB级OOLE静AN;y:O启UT工BOO陶LEA泻N);ENDcon戏tro旱l1;ARC仗HIT柏ECT扇UREexa晕mpl雪e5OFcont秀rol1ISBEGI面NPRO学CES领S(a笼,b,潜c)VAR暖IAB袍LE辆n:B坛OOL户EAN鉴;BEG赤INIFa徒THE掀Nn:锋=b;ELSEn:=c液;END活IF;y<=姐n;END美PR筝OCE吉SS;ENDexam载ple5;Y=a布’c+归ab输入输出a0a1a2a3a4a5a6a7y2y1y0xxxxxxx0xxxxxx01xxxxx011xxxx0111xxx01111xx011111x011111101111111111110101100011010001000例：8线蛾-3线优亏先编码器帆的设计。LIB减RAR科YI岁EEE院;USE浊IE蜓EE.直STD怪_LO斑GIC杏_11询64.障ALL银;ENT鼻ITYcod统erISPORT习(a:断INS柱TD_L撕OGIC懒_VEC粗TOR(旬7DO胜WNTO削0);y:O畜UT匀STD理_LO抛GIC随_VE御CTO黄R(2厅DO唉WNT技O0泻));ENDcod漏er;ARC寻HIT晃ECT肤UREexam泼ple6OFcod灶erISBEG新INPROC沫ESS(区a)BEG告INIF况(a(子7)=呈‘0’鹊)T象HEN薄y<逆=“1击11”股;ELS壶EIF够(a漫(7)跳=‘0厌’)权THE垫Ny熊<=“厉111智”;ELS顶EIF曾(a济(6)掘=‘0栽’)虑THE郑Ny艺<=“架110请”;ELS亦EIF螺(a衣(5)励=‘0之’)竿THE逮Ny施<=“旗101智”;ELSE兽IF(爷a(4)瞎=‘0’菠)TH黑ENy膛<=“1困00”;ELS疲EIF瓦(a挥(3)泻=‘0帽’)器THE用Ny林<=“腹011袋”;ELS哭EIF首(a针(2)品=‘0姜’)却THE莲Ny交<=“迹010凳”;ELSE窗IF(埋a(1)垮=‘0’太)TH断ENy唇<=“0矿01”;ELS扩EIF镜(a班(0)烘=‘0记’)肃THE找Ny萍<=“字000推”;ELS狂E零y葬<=“穗000巾”;END烂IF数;END教PR寒OCE拔SS;ENDexa陶mpl哀e6;2.CA陆SE语句用CAS值E语句描色述4选1花数据选择香器LIBR脸ARY序IEEE奴;USE奶IE解EE.尿STD炒_LO子GIC斧_11评64.混ALL吩;ENT河ITYmux迅41ISPORT秆(s1匹,s2:线INS乌TD_L氧OGIC安;a,b,箭c,d:数INS遣TD_L担OGIC泽;z:OU誉TST谜D_LO族GIC)袄;ENDmux4注1;ARC滋HIT务ECT接UREexa蚊mpl竭e7OFmux4飞1ISSIG师NAL妙s:泊ST永D_L世OGI擦C_V霸ECT眨OR(心1D横OWN宵TO锁0);BEG骄INs<=s贝1&s2茶;话-战-将s1扔和s2合乒并为sPRO再CES劣S(s痛1,s类2,a蜡,b,徐c,d谈)BEGI否NCASE独s壳ISWHE然N”0梁0”=炭>z<有=a;WHEN讯”01”福=>z<外=b;WHE摔N”1伏0”=汽>z<舒=c;WHE焰N”1蜂1”=利>z<咸=d;--条菌件句中股的”=堡>”不绣是操作拍符，起铜到“T迟HEN给”的作抢用。WHE器NO绸THE浮RS=隆>z<米=‘X鹿’;--当s佣的值不是屯选择值时基，z做行未知处理END幸CA晶SE;END输PROC鹊ESS;ENDexam禽ple7;s1s2z00011011abcd3.L纵OOP艰语句LOOP亏是循环语缩慧句，可以凯使一组顺睡序语句重走复执行，异执行的次割数由设定切的循环参拿数确定。饺LOO山P语句有竹3种格式客，每种格厉式都可以卸用“标号听”来给语凯句定位，假但也可以请不使用，毒用方括号披将“标号戴”括起来覆，表示它欧为任选项省。（1）也FOR醉_LO刃OP语炒句例：8汽位奇偶委校验器碎的描述LIB站RAR逃YI莲EEE碗;USE哥IE榜EE.紧STD昼_LO悼GIC啄_11日64.俗ALL舍;ENTI验TYp_c匪hec度kISPOR胞T(棍a:I塞NS溉TD_喷LOG母IC_辱VEC锯TOR专(7制DOW茧NTO馋0)咬;y:O妙UT俭STD虹_LO肌GIC