2022-2023学年高二物理竞赛课件：电路的VHDL语言的基本组成

电路的VHDL语言的基本组成 概述 VHDL语言的基本组成 VHDL数据类型和属性 VHDL的行为描述 VHDL的结构描述 VHDL概述 ★ 设计方法 ◆ 传统的电路系统设计方法：纯硬件逻辑设计（试凑法） 存在的问题：  当系统规模增大，设计工作量大，设计周期长；  设计电路的体积大、功耗大、可靠性较低；  交流性较差。 ◆ 现代电路的设计方法：硬件设计+ 软件设计 从上至下的设计方法 出现Hardware Description Language,HDL ★ 硬件描述语言 ◆ ABEL ◆ AHDL ◆ Verilog HDL ◆ VHDL 　 美国国防部在80年代初提出了VHSIC（Very High Speed Integrated Circuit）计划，其目标之一是为下一代集成电路的生产，实现阶段性的工艺极限以及完成10万门级以上的设计，建立一项新的描述方法。1981年提出了一种新的HDL，称之为VHSIC Hardware Description Language，简称为VHDL。 VHDL概述 IEEE标准 ★ VHDL语言的主要优点 ◆　是一种多层次的硬件描述语言，覆盖面广，描述能力强。即设计的原始描述可以是非常简练的描述，经过层层细化求精，最终成为可直接付诸生产的电路级或版图参数描述，整个过程都可以在VHDL的环境下进行。 ◆ 　VHDL 有良好的可读性，即可以被计算机接受，也容易被理解用VHDL 书写的原文件，即是程序，又是文档，即是技术人员之间交换信息的文件，又可作为合同签约者之间的文件。 　　 VHDL概述 ◆　VHDL本身的生命期长。因为VHDL的硬件描述与工艺技术无关，不会因工艺变化而使描述过时。与工艺技术有关的参数可通过VHDL提供的属性加以描述，工艺改变时，只需修改相应程序中的属性参数即可。 ◆ 　支持大规模设计的分解和已有设计的再利用。一个大规模设计不可能一个人独立完成，它将由多人、多项目组来共同完成。VHDL为设计的分解和设计的再利用提供了有力的支持。 ◆ 　VHDL已成为IEEE承认的一个工业标准，事实上已成为通用硬件描述语言。 　 VHDL概述 ★ VHDL语言的主要优点 一、VHDL的基本组成 VHDL 语言 参数部分——程序包 接口部分—设计实体 描述部分—结构体 LIBRARY ieee; USE ieee.std_logic_1164.all; （一）参数部分——程序包 程序包 IEEE标准的标准程序包 设计者自身设计的程序包 调用数据类型标准程序包的VHDL语言描述 放在VHDL程序的最前面，表示以后在实体或结构体中要用到数据类型包中的数据类型。 调用程序包 语句 标 准 程 序 包 定 义 程 序 包 (二）接口部分—设计实体 kxor a1 b1 c1 设计实体 提供设计模块的公共信息，是VHDL设计电路的最基本部分。 VHDL实体的描述方法： ENTITY kxor IS PORT(a1,b1:IN std_logic; c1:OUT std_logic); END kxor; 一个模块中仅有一个设计实体。 调用程序包 语句 标 准 程 序 包 定 义 程 序 包 实体 及实体声明语句 ENTITY kxor IS PORT(a1,b1:IN std_logic; END kxor; c1:OUT std_logic); ENTITY、IS、PORT、IN、OUT和END为关键字； ENTITY...END之间表示实体内容； kxor表示实体的名称，即电路的符号名； PORT——端口（引脚）信息关键字，描述了信号的流向； IN——输入模式； OUT——输出模式； std_logic表示信号取值的类型为标准逻辑。 (二）接口部分—设计实体 ENTITY sel IS 　　PORT(d0,d1,d2,d3:IN BIT; 　　　　　s :IN INTEGER RANGE 0 TO 3; 　 out1 :OUT BIT); END sel; d0 d1 d2 d3 s out1 sel 再例： (二）接口部分—设计实体 kxor a1 b1 c1 a1 b1 c1 kxor a1 b1 c1 a1 b1 c1 a1 b1 c1 a1 b1 c1 a1 b