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1、第3章 数据选择器设计应用第1页，本讲稿共18页 硬件描述语言HDL是EDA技术的重要组成部分，常见的HDL主要有：VHDL、Verilog HDL、ABEL、AHDL、SystemVerilog和SystemC等。其中VHDL、VerilogHDL在现在EDA设计中使用最多，也拥有几乎所有的主流EDA工具的支持。而SystemVerilog和SystemC这两种HDL语言还处于完善过程中。硬件描述语言第2页，本讲稿共18页o(1)作为HDL的第一个国际标准，VHDL具有很强的可移植性。o(2)具有丰富的模拟仿真语句和库函数，随时可对设计进行仿真模拟，因而能将设计中的错误消除在电路系统装配之前
2、，在设计早期就能检查设计系统功能的可行性，有很强的预测能力。o(3)VHDL有良好的可读性，接近高级语言，容易理解。o(4)系统设计与硬件结构无关，方便了工艺的转换，也不会因工艺变化而使描述过时。o(5)支持模块化设计，可将大规模设计项目分解成若干个小项目，还可以把已有的设计项目作为一个模块调用。o(6)对于用VHDL完成的一个确定设计，可以利用EDA工具进行逻辑综合和优化，并能自动地把VHDL描述转变成门电路级网表文件。o(7)设计灵活，修改方便，同时也便于设计结果的交流、保存和重用，产品开发速度快，成本低。VHDL语言特点第3页，本讲稿共18页o【例3-1】用VHDL设计一个非门(反相器)
3、。o非门即y=y，设反相器的VHDL的文件名是not1.vhd，其中的.vhd是VHDL程序文件的扩展名。程序结构如下:LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY not1 IS PORT(a:IN BIT;y:OUT BIT);END not1;ARCHITECTURE behave OF not1 IS BEGIN y=NOT a;END ARCHITECTURE behave;库和程序包库和程序包实体实体结构体结构体第4页，本讲稿共18页 多路选择器的多路选择器的VHDLVHDL描述描述 多路选择器的多路选择器的VHDLVHDL描述描述
4、 mux21a实体实体 mux21a结构体结构体 第5页，本讲稿共18页 多路选择器的多路选择器的VHDLVHDL描述描述 多路选择器的多路选择器的VHDLVHDL描述描述 【例【例】ENTITY mux21a IS PORT(a,b:IN BIT;s:IN BIT;y:OUT BIT);END ENTITY mux21a;ARCHITECTURE one OF mux21a IS BEGIN y=a WHEN s=0 ELSE b ;END ARCHITECTURE one;逻辑意义描述第6页，本讲稿共18页 多路选择器的多路选择器的VHDLVHDL描述描述 多路选择器的多路选择器的VHDL
5、VHDL描述描述 【例】【例】ARCHITECTURE one OF mux21a IS SIGNAL d,e:BIT;BEGIN d=a AND(NOT S);e=b AND s;y=d OR e ;END ARCHITECTURE one;逻辑门关系描述de定义信号d、e第7页，本讲稿共18页 多路选择器的多路选择器的VHDLVHDL描述描述 多路选择器的多路选择器的VHDLVHDL描述描述 【例【例】ARCHITECTURE one OF mux21a IS BEGIN PROCESS(a,b,s)BEGIN IF s=0 THEN y=a;ELSE y=b;END IF;END PRO
6、CESS;END ARCHITECTURE one;IF语句须有进程 IF语句描述第8页，本讲稿共18页 多路选择器的多路选择器的VHDLVHDL描述描述 多路选择器的多路选择器的VHDLVHDL描述描述 mux21a功能时序波形功能时序波形 第9页，本讲稿共18页 多路选择器的多路选择器的VHDLVHDL描述描述 语句结构和语法说明语句结构和语法说明 1.实体表达实体表达 ENTITY e_name IS PORT(p_name:port_m data_type;.p_namei:port_mi data_type);END ENTITY e_name;2.实体名实体名 3.端口语句和端口信
7、号名端口语句和端口信号名 4.端口模式端口模式 5.数据类型数据类型 第10页，本讲稿共18页 数据类型 说 明整数（Integer）范围：32位，-2147483647-2147483646实数（Real）-1.0E+381.0E+38位（Bit）“1”或“0”两种逻辑值位矢量（Bit_Vector）用“”括起来的一组位数据。“0010”X“110A”布尔量（Boolean）TRUE，FALSE字符（Character）用 括起来的ASCII码。B，字符串（String）用“”括起来的字符序列 “”时间（Time）由整数与单位组成。20us错误等级（Severity Level）仿真提示（N
8、OTE，WARNING，ERROR，FAILURE）0的整数（Natuer）正整数（Positive）数据类型第11页，本讲稿共18页 多路选择器的多路选择器的VHDLVHDL描述描述 结构体表达结构体表达【例】【例】ARCHITECTURE arch_name OF e_name IS 说明语句说明语句BEGIN (功能描述语句功能描述语句)END ARCHITECTURE arch_name；实体名实体名 结构体名结构体名 说明语句包括在结构体中，用以说明和定义数据对象、数据类型、元件调用声明等等。说明语句并非是必须的(功能描述语句)则不同，结构体中必须给出相应的电路功能描述语句，可以是并
9、行语句，顺序语句或它们的混合。第12页，本讲稿共18页 多路选择器的多路选择器的VHDLVHDL描述描述 赋值符号和数据比较符号赋值符号和数据比较符号 赋值符号赋值符号表达式表达式y=a表示输入端口表示输入端口a的数据向输出端口的数据向输出端口y传输；但也可以解释传输；但也可以解释为信号为信号a向信号向信号y赋值。赋值。VHDL要求赋值符要求赋值符“=”两边的信号的数据类型必须一致。两边的信号的数据类型必须一致。数据比较符号数据比较符号s=0 此时此时=不是赋值是比较不是赋值是比较又如又如:IF(s1=0)AND(s2=1)OR(cb+1)THEN.y=a WHEN s=0 ELSE b ;第
10、13页，本讲稿共18页多路选择器的多路选择器的VHDLVHDL描述描述 IF条件语句条件语句 o根据条件判断要执行的语句，有三种格式。o格式1：IF 条件 THENo 顺序执行语句o END IF；o执行时，先判断条件，条件成立则执行THEN后的所有顺序语句，条件不成立，则执行END IF后的语句。o如：锁存器，IF (g=1)THENo q=d;o END IF;o则g=1时，数据从d输入，从q输出，当g1时，q保持不变第14页，本讲稿共18页多路选择器的多路选择器的VHDLVHDL描述描述 IF条件语句条件语句 o格式：IF 条件 THENo 顺序执行语句oELSEo 顺序执行语句 oEN
11、D IF；o执行时，先判断条件，条件成立则执行THEN与ELSE之间的所有顺序语句，条件不成立，则执行ELSE后的语句。IF(a=1 AND b=1)THEN c=1;END IF;IF(a=1 AND b=1)THEN c=1;ELSE c=0;END IF;增加ELSE语句，则当条件不满足时，c=，则当执行过a=1且b=1,输出c=1后，输出会变化，成为与关系与关系。第15页，本讲稿共18页多路选择器的多路选择器的VHDLVHDL描述描述 IF条件语句条件语句 o格式：IF 条件 THENo 顺序执行语句oELSIF 条件THENo 顺序执行语句 o o ELSIF 条件nTHENo 顺序
12、执行语句o ELSEo 顺序执行语句oEND IF；o执行时，逐级判断条件，某个条件成立则执行后跟的所有顺序语句，所有条件不成立，则执行ELSE后的语句。ELSIF不是ELSEIF第16页，本讲稿共18页多路选择器的多路选择器的VHDLVHDL描述描述 WHEN_ELSE条件信号赋值语句条件信号赋值语句 z =a WHEN p1=1 ELSE b WHEN p2=1 ELSE c ;w格式：目的信号量=表达式1 WHEN 条件1w ELSE 表达式2 WHEN 条件2w w ELSE 表达式nn例：CO=1 WHEN A=“1111”ELSE 0;最高赋值优先级Z为a,非b 第17页，本讲稿共
13、18页多路选择器的多路选择器的VHDLVHDL描述描述 进程语句和顺序语句进程语句和顺序语句【例】【例】ARCHITECTURE one OF mux21a IS BEGIN PROCESS(a,b,s)BEGIN IF s=0 THEN y=a;ELSE y=b;END IF;END PROCESS;END ARCHITECTURE one;在VHDL中，所有合法的顺序描述语句都必须放在进程语句中。PROCESS旁的(a，b，s)称为进程的敏感信号表，通常要求将进程中所有的输入信号都放在敏感信号表中。当某一敏感信号有变化，启动进程，执行进程语句，然后进入等待状态，直到下一次启动。第18页，本讲稿共18页