《VHDL描述語句》課件

《VHDL描述語句》PPT課件目錄contentsVHDL簡介VHDL基本語法VHDL主要描述語句VHDL設(shè)計(jì)描述方法VHDL設(shè)計(jì)實(shí)例VHDL與Verilog的比較VHDL簡介01VHDL的起源VHDL起源于20世紀(jì)80年代，作為硬件描述語言的先驅(qū)之一，旨在為數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的描述語言。硬件描述語言的出現(xiàn)隨著集成電路和數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法已經(jīng)無法滿足需求，硬件描述語言應(yīng)運(yùn)而生，為數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了更加高效和靈活的方法。VHDL背景1987年，IEEE發(fā)布了VHDL的標(biāo)準(zhǔn)87-105，并隨后進(jìn)行了修訂和完善。隨著數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的廣泛應(yīng)用，VHDL逐漸成為硬件設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)語言之一，被廣泛應(yīng)用于數(shù)字電路和系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、模擬、驗(yàn)證和實(shí)現(xiàn)。VHDL發(fā)展歷程VHDL的普及和發(fā)展VHDL標(biāo)準(zhǔn)的制定VHDL主要用于數(shù)字電路和系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，包括邏輯門、寄存器傳輸級(jí)、微處理器等。數(shù)字電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)模擬與驗(yàn)證FPGA和ASIC設(shè)計(jì)VHDL也適用于系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)，如總線結(jié)構(gòu)、多處理器系統(tǒng)等。VHDL可以進(jìn)行數(shù)字系統(tǒng)的模擬和驗(yàn)證，通過仿真測試來確保設(shè)計(jì)的正確性。VHDL在現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）和專用集成電路（ASIC）設(shè)計(jì)中也得到了廣泛應(yīng)用。VHDL應(yīng)用領(lǐng)域VHDL基本語法02標(biāo)識(shí)符用于表示變量、常量、信號(hào)、類型、子程序等名稱。標(biāo)識(shí)符定義標(biāo)識(shí)符規(guī)則標(biāo)識(shí)符命名建議以字母開頭，后跟字母、數(shù)字或下劃線，長度不超過30個(gè)字符。使用有意義的名稱，避免使用關(guān)鍵字作為標(biāo)識(shí)符名稱。030201標(biāo)識(shí)符數(shù)據(jù)類型定義數(shù)據(jù)類型用于定義變量、常量或信號(hào)的取值范圍和精度。標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)類型如`bit`,`bit_vector`,`integer`,`character`,`boolean`等。自定義數(shù)據(jù)類型用戶可以自定義數(shù)據(jù)類型，如枚舉類型、子類型等。數(shù)據(jù)類型運(yùn)算符用于對(duì)變量、常量或信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算操作。運(yùn)算符定義算術(shù)運(yùn)算符、邏輯運(yùn)算符、關(guān)系運(yùn)算符、位運(yùn)算符等。運(yùn)算符分類按照優(yōu)先級(jí)順序進(jìn)行運(yùn)算，優(yōu)先級(jí)高的運(yùn)算符先于優(yōu)先級(jí)低的運(yùn)算符執(zhí)行。運(yùn)算符優(yōu)先級(jí)運(yùn)算符表達(dá)式定義表達(dá)式是由操作數(shù)和運(yùn)算符組成的計(jì)算式。表達(dá)式求值按照運(yùn)算符優(yōu)先級(jí)和結(jié)合性進(jìn)行求值，得出表達(dá)式的計(jì)算結(jié)果。表達(dá)式分類算術(shù)表達(dá)式、邏輯表達(dá)式、關(guān)系表達(dá)式等。表達(dá)式VHDL主要描述語句03IF語句用于描述數(shù)字系統(tǒng)中的條件行為。CASE語句用于描述多路選擇和開關(guān)行為。LOOP語句用于描述重復(fù)行為。WAIT語句用于描述同步時(shí)序邏輯。順序語句02030401并行語句PROCESS語句：并行執(zhí)行一組語句，用于描述組合邏輯和時(shí)序邏輯。BLOCK語句：將一組并行語句組合在一起，形成一個(gè)并行單元。COMPONENT語句：用于描述子模塊的實(shí)例。GENERATE語句：用于生成多個(gè)并行語句的實(shí)例。ABCD屬性描述語句ASSERT語句用于設(shè)置斷言條件，檢查某些條件是否滿足。LINT語句用于檢查代碼的符合性，確保代碼符合VHDL標(biāo)準(zhǔn)。REPORT語句用于生成報(bào)告，輸出錯(cuò)誤或警告信息。FOR_GENERATE語句用于循環(huán)生成多個(gè)并行語句的實(shí)例。VHDL設(shè)計(jì)描述方法04描述電路的行為和功能通過使用順序和并行描述語句，行為描述可以詳細(xì)地描述數(shù)字電路的行為和功能。它包括過程塊、信號(hào)賦值、過程調(diào)用等。行為描述主要關(guān)注電路的輸入和輸出關(guān)系，而不涉及具體的硬件實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。行為描述描述電路的物理結(jié)構(gòu)和組成結(jié)構(gòu)描述使用元件實(shí)例、連接端口等元素來描述數(shù)字電路的物理結(jié)構(gòu)和組成。它類似于傳統(tǒng)電路圖，能夠清晰地展示電路的層次結(jié)構(gòu)和組成。結(jié)構(gòu)描述關(guān)注電路的具體實(shí)現(xiàn)，如門級(jí)電路的組成和連接方式。結(jié)構(gòu)描述結(jié)合行為和結(jié)構(gòu)描述的優(yōu)點(diǎn)混合描述方法結(jié)合了行為描述和結(jié)構(gòu)描述的優(yōu)點(diǎn)，既關(guān)注電路的行為和功能，又考慮電路的具體實(shí)現(xiàn)。這種方法能夠提供更全面和準(zhǔn)確的數(shù)字電路描述，使得設(shè)計(jì)者能夠更好地理解和分析電路的行為和性能?；旌厦枋鯲HDL設(shè)計(jì)實(shí)例05通過使用基本的邏輯門（如AND、OR、NOT等）來設(shè)計(jì)組合邏輯電路。總結(jié)詞組合邏輯電路是VHDL設(shè)計(jì)中最基本的電路類型之一。它由多個(gè)輸入和輸出組成，通過使用基本的邏輯門（如AND、OR、NOT等）來實(shí)現(xiàn)特定的邏輯功能。在VHDL中，可以使用“and”關(guān)鍵字表示與門，“or”關(guān)鍵字表示或門，“not”關(guān)鍵字表示非門等。詳細(xì)描述通過使用基本的邏輯門（如AND、OR、NOT等）來設(shè)計(jì)組合邏輯電路?？偨Y(jié)詞組合邏輯電路是VHDL設(shè)計(jì)中最基本的電路類型之一。它由多個(gè)輸入和輸出組成，通過使用基本的邏輯門（如AND、OR、NOT等）來實(shí)現(xiàn)特定的邏輯功能。在VHDL中，可以使用“and”關(guān)鍵字表示與門，“or”關(guān)鍵字表示或門，“not”關(guān)鍵字表示非門等。詳細(xì)描述組合邏輯電路設(shè)計(jì)時(shí)序邏輯電路設(shè)計(jì)總結(jié)詞：時(shí)序邏輯電路具有記憶功能，可以通過觸發(fā)器（如D觸發(fā)器、JK觸發(fā)器等）實(shí)現(xiàn)。詳細(xì)描述：時(shí)序邏輯電路是VHDL設(shè)計(jì)中較為復(fù)雜的電路類型之一。它不僅具有輸入和輸出，還具有記憶功能，可以通過觸發(fā)器（如D觸發(fā)器、JK觸發(fā)器等）實(shí)現(xiàn)。在VHDL中，可以使用“process”語句和“if-else”語句等來描述時(shí)序邏輯電路的行為?？偨Y(jié)詞：時(shí)序邏輯電路具有記憶功能，可以通過觸發(fā)器（如D觸發(fā)器、JK觸發(fā)器等）實(shí)現(xiàn)。詳細(xì)描述：時(shí)序邏輯電路是VHDL設(shè)計(jì)中較為復(fù)雜的電路類型之一。它不僅具有輸入和輸出，還具有記憶功能，可以通過觸發(fā)器（如D觸發(fā)器、JK觸發(fā)器等）實(shí)現(xiàn)。在VHDL中，可以使用“process”語句和“if-else”語句等來描述時(shí)序邏輯電路的行為?？偨Y(jié)詞狀態(tài)機(jī)是一種特殊的時(shí)序邏輯電路，用于描述系統(tǒng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換過程。詳細(xì)描述狀態(tài)機(jī)是VHDL設(shè)計(jì)中非常重要的電路類型之一，它是一種特殊的時(shí)序邏輯電路，用于描述系統(tǒng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換過程。狀態(tài)機(jī)由多個(gè)狀態(tài)組成，每個(gè)狀態(tài)代表系統(tǒng)的一種狀態(tài)，通過特定的觸發(fā)條件實(shí)現(xiàn)狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換。在VHDL中，可以使用“case”語句和“if-else”語句等來描述狀態(tài)機(jī)的行為。狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)狀態(tài)機(jī)是一種特殊的時(shí)序邏輯電路，用于描述系統(tǒng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換過程?？偨Y(jié)詞狀態(tài)機(jī)是VHDL設(shè)計(jì)中非常重要的電路類型之一，它是一種特殊的時(shí)序邏輯電路，用于描述系統(tǒng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換過程。狀態(tài)機(jī)由多個(gè)狀態(tài)組成，每個(gè)狀態(tài)代表系統(tǒng)的一種狀態(tài)，通過特定的觸發(fā)條件實(shí)現(xiàn)狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換。在VHDL中，可以使用“case”語句和“if-else”語句等來描述狀態(tài)機(jī)的行為。詳細(xì)描述VHDL與Verilog的比較06語言風(fēng)格VHDL是一種類似于高級(jí)語言的流程描述語言，而Verilog則更接近硬件描述語言。模塊化設(shè)計(jì)在VHDL中，模塊化設(shè)計(jì)是通過庫、程序包和實(shí)體-結(jié)構(gòu)體實(shí)現(xiàn)的，而Verilog則通過模塊和端口實(shí)現(xiàn)。語言起源VHDL起源于歐洲，而Verilog則起源于美國。語言結(jié)構(gòu)比較描述精度Verilog更適合描述數(shù)字系統(tǒng)的低級(jí)細(xì)節(jié)，如門級(jí)電路，而VHDL更適合描述高級(jí)功能和系統(tǒng)行為。并行處理Verilog使用“始終塊”來描述并行處理，而VHDL則通過進(jìn)程來實(shí)現(xiàn)。數(shù)據(jù)類型Verilog提供了豐富的數(shù)據(jù)類型，如整數(shù)、實(shí)數(shù)、數(shù)組等，而VHDL的數(shù)據(jù)類型相對(duì)較少。描述能力比較030201由