VHDL硬件描述語言教學(xué)課件

VHDL硬件描述語言教學(xué)課件本課件旨在幫助你學(xué)習(xí)VHDL硬件描述語言，從基礎(chǔ)知識到實(shí)際應(yīng)用，逐步深入講解，并通過實(shí)例代碼和仿真結(jié)果演示，讓你更直觀地掌握VHDL的應(yīng)用技巧。課程介紹：VHDL概述什么是VHDLVHDL（VeryHighSpeedIntegratedCircuitHardwareDescriptionLanguage）是一種用于描述硬件電路結(jié)構(gòu)和行為的硬件描述語言，廣泛應(yīng)用于電子設(shè)計(jì)自動化（EDA）領(lǐng)域。VHDL的特點(diǎn)VHDL具有以下特點(diǎn)：可讀性好，可維護(hù)性高，支持抽象化建模，可描述多種硬件結(jié)構(gòu)，支持并行性和并發(fā)性，便于驗(yàn)證和調(diào)試。為什么學(xué)習(xí)VHDL？VHDL是現(xiàn)代電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)中必不可少的工具，掌握VHDL可以讓你更有效地設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的硬件電路。VHDL廣泛應(yīng)用于數(shù)字電路設(shè)計(jì)、嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)、FPGA/CPLD開發(fā)等領(lǐng)域，學(xué)習(xí)VHDL可以讓你擁有更廣闊的職業(yè)發(fā)展前景。VHDL是硬件描述語言的標(biāo)準(zhǔn)之一，學(xué)習(xí)VHDL可以幫助你更容易地理解其他硬件描述語言，例如Verilog。VHDL的應(yīng)用領(lǐng)域數(shù)字電路設(shè)計(jì)VHDL可以用于設(shè)計(jì)各種數(shù)字電路，包括加法器、乘法器、存儲器、狀態(tài)機(jī)等。嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)VHDL可以用于設(shè)計(jì)嵌入式系統(tǒng)的硬件部分，例如控制器、接口電路、數(shù)據(jù)處理模塊等。FPGA/CPLD開發(fā)VHDL是FPGA/CPLD開發(fā)中最常用的硬件描述語言之一，可以用于實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的數(shù)字邏輯功能。VHDL與其他硬件描述語言的比較VerilogVerilog是另一種常用的硬件描述語言，與VHDL相比，Verilog語法更簡潔，更接近硬件實(shí)現(xiàn)，但VHDL更易讀、更易于維護(hù)。SystemCSystemC是一種基于C++的硬件描述語言，更適合系統(tǒng)級設(shè)計(jì)，但VHDL更適合實(shí)現(xiàn)底層硬件邏輯。VHDL的基本概念：實(shí)體（Entity）實(shí)體是VHDL設(shè)計(jì)的基本單元，用于定義硬件模塊的接口，包括端口名稱、方向和數(shù)據(jù)類型。實(shí)體描述了硬件模塊的外部特性，但并不描述其內(nèi)部結(jié)構(gòu)或行為。結(jié)構(gòu)體（Architecture）結(jié)構(gòu)體用于描述實(shí)體的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)，包含硬件模塊的邏輯結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)流、行為描述等。一個(gè)實(shí)體可以有多個(gè)結(jié)構(gòu)體，每個(gè)結(jié)構(gòu)體對應(yīng)不同的實(shí)現(xiàn)方式。結(jié)構(gòu)體決定了硬件模塊的行為和功能。配置（Configuration）配置用于將實(shí)體與結(jié)構(gòu)體關(guān)聯(lián)起來，指定使用哪個(gè)結(jié)構(gòu)體來實(shí)現(xiàn)實(shí)體。配置可以用于選擇不同的結(jié)構(gòu)體來實(shí)現(xiàn)相同的實(shí)體，例如，可以選擇不同版本的結(jié)構(gòu)體來進(jìn)行仿真或綜合。庫（Library）庫是VHDL設(shè)計(jì)中用來存儲預(yù)定義組件、數(shù)據(jù)類型、函數(shù)和過程等元素的集合。庫可以包含多個(gè)包，每個(gè)包包含一組相關(guān)元素。庫可以幫助你方便地復(fù)用已有的設(shè)計(jì)，提高開發(fā)效率。包（Package）包是VHDL設(shè)計(jì)中用來存儲數(shù)據(jù)類型、常量、函數(shù)和過程等元素的集合。包可以被其他設(shè)計(jì)單元引用，便于代碼復(fù)用和模塊化設(shè)計(jì)。包可以被定義在庫中，也可以獨(dú)立存在。VHDL的數(shù)據(jù)類型：標(biāo)準(zhǔn)邏輯類型標(biāo)準(zhǔn)邏輯類型（STD_LOGIC）是VHDL中最常用的數(shù)據(jù)類型之一，用于表示數(shù)字電路中的邏輯信號。標(biāo)準(zhǔn)邏輯類型包含多種邏輯值，例如'0','1','X','Z','U','L','H','W'等，分別代表不同的邏輯狀態(tài)，例如高電平、低電平、未知、高阻抗等。整數(shù)類型整數(shù)類型用于表示整數(shù)，例如10、-5、0等。整數(shù)類型可以用于表示地址、計(jì)數(shù)器、數(shù)據(jù)長度等。整數(shù)類型可以使用范圍來定義，例如integerrange0to100表示范圍為0到100的整數(shù)類型。實(shí)數(shù)類型實(shí)數(shù)類型用于表示帶有小數(shù)點(diǎn)的數(shù)字，例如3.14、-2.5等。實(shí)數(shù)類型可以用于表示模擬電路中的電壓、電流、頻率等。實(shí)數(shù)類型可以使用精度來定義，例如realrange-10.0to10.0表示范圍為-10.0到10.0的實(shí)數(shù)類型，精度為1。位矢量類型位矢量類型用于表示由多個(gè)位組成的信號，例如8位的地址信號、16位的數(shù)據(jù)信號等。位矢量類型的每個(gè)位可以是'0'或'1'。位矢量類型可以使用范圍來定義，例如bit_vector(7downto0)表示8位的位矢量類型，索引范圍從7到0。字符串類型字符串類型用于表示由字符組成的序列，例如"hello"、"world"等。字符串類型可以使用雙引號來定義，例如string:="Hello,world!"表示將字符串"Hello,world!"賦值給字符串類型的變量。用戶自定義類型用戶自定義類型允許你定義自己的數(shù)據(jù)類型，以滿足特定設(shè)計(jì)需求。用戶自定義類型可以是枚舉類型、子類型、記錄類型等。自定義類型可以使代碼更易讀、更易維護(hù)，并提高代碼可復(fù)用性。VHDL的運(yùn)算符：邏輯運(yùn)算符與運(yùn)算符(AND)邏輯與運(yùn)算符用于將兩個(gè)邏輯值進(jìn)行與運(yùn)算，當(dāng)兩個(gè)操作數(shù)都為'1'時(shí)，結(jié)果為'1'，否則結(jié)果為'0'。例如，'1'AND'0'的結(jié)果為'0'?；蜻\(yùn)算符(OR)邏輯或運(yùn)算符用于將兩個(gè)邏輯值進(jìn)行或運(yùn)算，當(dāng)兩個(gè)操作數(shù)中至少有一個(gè)為'1'時(shí)，結(jié)果為'1'，否則結(jié)果為'0'。例如，'1'OR'0'的結(jié)果為'1'。異或運(yùn)算符(XOR)邏輯異或運(yùn)算符用于將兩個(gè)邏輯值進(jìn)行異或運(yùn)算，當(dāng)兩個(gè)操作數(shù)的值不同時(shí)，結(jié)果為'1'，否則結(jié)果為'0'。例如，'1'XOR'0'的結(jié)果為'1'。非運(yùn)算符(NOT)邏輯非運(yùn)算符用于對一個(gè)邏輯值進(jìn)行取反運(yùn)算，將'1'變?yōu)?0'，將'0'變?yōu)?1'。例如，NOT'1'的結(jié)果為'0'。算術(shù)運(yùn)算符加法運(yùn)算符(+)加法運(yùn)算符用于將兩個(gè)數(shù)值進(jìn)行加法運(yùn)算，例如2+3的結(jié)果為5。減法運(yùn)算符(-)減法運(yùn)算符用于將兩個(gè)數(shù)值進(jìn)行減法運(yùn)算，例如5-2的結(jié)果為3。乘法運(yùn)算符(*)乘法運(yùn)算符用于將兩個(gè)數(shù)值進(jìn)行乘法運(yùn)算，例如2*3的結(jié)果為6。除法運(yùn)算符(/)除法運(yùn)算符用于將兩個(gè)數(shù)值進(jìn)行除法運(yùn)算，例如6/2的結(jié)果為3。關(guān)系運(yùn)算符等于運(yùn)算符(=)等于運(yùn)算符用于判斷兩個(gè)操作數(shù)是否相等，如果相等則結(jié)果為TRUE，否則結(jié)果為FALSE。例如，2=2的結(jié)果為TRUE。不等于運(yùn)算符(/=)不等于運(yùn)算符用于判斷兩個(gè)操作數(shù)是否不相等，如果不相等則結(jié)果為TRUE，否則結(jié)果為FALSE。例如，2/=3的結(jié)果為TRUE。大于運(yùn)算符(>)大于運(yùn)算符用于判斷第一個(gè)操作數(shù)是否大于第二個(gè)操作數(shù)，如果大于則結(jié)果為TRUE，否則結(jié)果為FALSE。例如，3>2的結(jié)果為TRUE。小于運(yùn)算符(<)小于運(yùn)算符用于判斷第一個(gè)操作數(shù)是否小于第二個(gè)操作數(shù)，如果小于則結(jié)果為TRUE，否則結(jié)果為FALSE。例如，2<3的結(jié)果為TRUE。移位運(yùn)算符左移運(yùn)算符(<<)左移運(yùn)算符用于將操作數(shù)的各位向左移動指定的位數(shù)，空出的位用'0'填充。例如，"1010"<<2的結(jié)果為"101000"。右移運(yùn)算符(>>)右移運(yùn)算符用于將操作數(shù)的各位向右移動指定的位數(shù)，空出的位用'0'填充。例如，"1010">>2的結(jié)果為"10"。連接運(yùn)算符連接運(yùn)算符用于將兩個(gè)或多個(gè)操作數(shù)連接起來，形成一個(gè)新的操作數(shù)。例如，"1010"&"0101"的結(jié)果為"10100101"。連接運(yùn)算符可以用于將多個(gè)位矢量連接起來，形成一個(gè)更長的位矢量。VHDL的語句：并行語句與順序語句VHDL語句分為并行語句和順序語句兩種類型。并行語句用于描述硬件電路中同時(shí)執(zhí)行的邏輯，順序語句用于描述硬件電路中按順序執(zhí)行的邏輯。并行語句通常用于描述組合邏輯電路，順序語句通常用于描述時(shí)序邏輯電路。賦值語句賦值語句用于將一個(gè)值賦給一個(gè)信號或變量。信號賦值語句用于描述硬件電路中信號的變化，變量賦值語句用于描述硬件電路中存儲數(shù)據(jù)的變化。賦值語句可以是并行賦值語句，也可以是順序賦值語句。條件語句（IF-THEN-ELSE）條件語句用于根據(jù)條件判斷執(zhí)行不同的邏輯。條件語句的語法為IF條件THEN語句ELSE語句ENDIF。條件語句可以用于實(shí)現(xiàn)選擇器、比較器、控制邏輯等。循環(huán)語句（FOR,WHILE）循環(huán)語句用于重復(fù)執(zhí)行一段代碼。FOR循環(huán)用于執(zhí)行一定次數(shù)的循環(huán)，WHILE循環(huán)用于執(zhí)行滿足特定條件的循環(huán)。循環(huán)語句可以用于實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)器、數(shù)據(jù)處理等。CASE語句CASE語句用于根據(jù)表達(dá)式的值執(zhí)行不同的邏輯。CASE語句的語法為CASE表達(dá)式ISWHEN值THEN語句WHEN值THEN語句ENDCASE。CASE語句可以用于實(shí)現(xiàn)譯碼器、多路選擇器等。進(jìn)程（Process）進(jìn)程用于描述時(shí)序邏輯電路的行為，它是一段包含順序語句的代碼塊，在特定事件或敏感信號發(fā)生變化時(shí)被觸發(fā)執(zhí)行。進(jìn)程可以用于實(shí)現(xiàn)觸發(fā)器、計(jì)數(shù)器、狀態(tài)機(jī)等。子程序（Function,Procedure）子程序用于封裝一段代碼，方便代碼復(fù)用和模塊化設(shè)計(jì)。函數(shù)用于計(jì)算并返回一個(gè)值，過程用于執(zhí)行一組語句。子程序可以提高代碼可讀性和可維護(hù)性，并減少代碼冗余。VHDL的建模方式：行為級建模行為級建模描述硬件模塊的行為，而不關(guān)注具體的硬件實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。行為級建模使用VHDL語句描述硬件模塊的功能和邏輯關(guān)系，例如使用賦值語句、條件語句、循環(huán)語句等。數(shù)據(jù)流級建模數(shù)據(jù)流級建模描述硬件模塊的數(shù)據(jù)流，通過描述信號之間的傳遞關(guān)系來實(shí)現(xiàn)硬件功能。數(shù)據(jù)流級建模使用VHDL的并行賦值語句來描述數(shù)據(jù)流，例如使用信號賦值語句、連接運(yùn)算符等。結(jié)構(gòu)級建模結(jié)構(gòu)級建模描述硬件模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，將硬件模塊分解成更小的子模塊，并通過連接這些子模塊來實(shí)現(xiàn)整體功能。結(jié)構(gòu)級建模使用VHDL的實(shí)例化語句來連接子模塊，例如使用組件實(shí)例化語句?；旌辖；旌辖Ｔ试S你將行為級建模、數(shù)據(jù)流級建模和結(jié)構(gòu)級建模混合使用，以實(shí)現(xiàn)更靈活、更復(fù)雜的硬件設(shè)計(jì)。混合建?？梢蕴岣叽a可讀性、可維護(hù)性和復(fù)用性，并優(yōu)化硬件性能。VHDL的仿真流程：編譯編譯是VHDL設(shè)計(jì)流程中的第一步，將VHDL代碼轉(zhuǎn)換為可執(zhí)行的中間代碼。編譯器檢查代碼語法錯(cuò)誤、數(shù)據(jù)類型錯(cuò)誤、信號連接錯(cuò)誤等，并生成可供綜合和仿真的中間代碼。綜合綜合是VHDL設(shè)計(jì)流程中的第二步，將編譯后的中間代碼轉(zhuǎn)換為具體的硬件電路結(jié)構(gòu)。綜合器根據(jù)VHDL代碼和目標(biāo)硬件平臺的特點(diǎn)，生成相應(yīng)的硬件電路網(wǎng)表。仿真仿真是在硬件電路實(shí)現(xiàn)之前進(jìn)行的驗(yàn)證過程，用于檢查設(shè)計(jì)是否滿足預(yù)期功能。仿真器根據(jù)VHDL代碼和測試激勵(lì)，模擬硬件電路的運(yùn)行，并輸出仿真結(jié)果，幫助你檢查設(shè)計(jì)邏輯和性能。實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)是將綜合后的硬件電路網(wǎng)表轉(zhuǎn)換為實(shí)際可用的物理電路。實(shí)現(xiàn)過程包括布局布線、時(shí)序優(yōu)化、功耗優(yōu)化等。實(shí)現(xiàn)完成后，可以將電路加載到FPGA/CPLD等硬件平臺上進(jìn)行測試。常見錯(cuò)誤與調(diào)試技巧常見的錯(cuò)誤類型：語法錯(cuò)誤、數(shù)據(jù)類型錯(cuò)誤、信號連接錯(cuò)誤、邏輯錯(cuò)誤等。調(diào)試技巧：使用仿真器進(jìn)行代碼調(diào)試，添加斷點(diǎn)，查看信號波形，使用打印語句輸出調(diào)試信息，使用工具分析錯(cuò)誤信息等。組合邏輯電路設(shè)計(jì)：加法器設(shè)計(jì)思路加法器用于實(shí)現(xiàn)兩個(gè)數(shù)字的加法運(yùn)算?？梢允褂萌悠鲗?shí)現(xiàn)多位的加法器，每個(gè)全加器負(fù)責(zé)計(jì)算一位的加法，并產(chǎn)生進(jìn)位輸出。代碼實(shí)現(xiàn)libraryieee;useieee.std_logic_1164.all;entityadderisport(a,b:instd_logic_vector(3downto0);cin:instd_logic;sum:outstd_logic_vector(3downto0);cout:outstd_logic);endentity;architecturebehavioralofadderisbeginprocess(a,b,cin)beginsum<=a+b+cin;cout<=a(3)andb(3)ora(3)andcinorb(3)andcin;endprocess;endarchitecture;乘法器設(shè)計(jì)思路乘法器用于實(shí)現(xiàn)兩個(gè)數(shù)字的乘法運(yùn)算?？梢允褂靡莆幌嗉拥姆绞綄?shí)現(xiàn)乘法運(yùn)算，將被乘數(shù)依次左移，并根據(jù)乘數(shù)的各位進(jìn)行加法運(yùn)算，最終得到乘積。代碼實(shí)現(xiàn)libraryieee;useieee.std_logic_1164.all;entitymultiplierisport(a,b:instd_logic_vector(3downto0);product:outstd_logic_vector(7downto0));endentity;architecturebehavioralofmultiplierisbeginprocess(a,b)beginproduct<=std_logic_vector(unsigned(a)*unsigned(b));endprocess;endarchitecture;譯碼器設(shè)計(jì)思路譯碼器用于將二進(jìn)制編碼轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制輸出。每個(gè)譯碼器對應(yīng)一個(gè)特定的編碼，輸出對應(yīng)該編碼的十進(jìn)制表示。代碼實(shí)現(xiàn)libraryieee;useieee.std_logic_1164.all;entitydecoderisport(in_code:instd_logic_vector(2downto0);out_code:outstd_logic_vector(7downto0));endentity;architecturebehavioralofdecoderisbeginprocess(in_code)begincasein_codeiswhen"000"=>out_code<="00000001";when"001"=>out_code<="00000010";when"010"=>out_code<="00000100";when"011"=>out_code<="00001000";when"100"=>out_code<="00010000";when"101"=>out_code<="00100000";when"110"=>out_code<="01000000";when"111"=>out_code<="10000000";whenothers=>out_code<="00000000";endcase;endprocess;endarchitecture;編碼器設(shè)計(jì)思路編碼器用于將十進(jìn)制輸入轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制編碼。每個(gè)編碼器對應(yīng)一個(gè)特定的十進(jìn)制輸入，輸出對應(yīng)該輸入的二進(jìn)制編碼。代碼實(shí)現(xiàn)libraryieee;useieee.std_logic_1164.all;entityencoderisport(in_data:instd_logic_vector(7downto0);out_code:outstd_logic_vector(2downto0));endentity;architecturebehavioralofencoderisbeginprocess(in_data)beginifin_data="00000001"thenout_code<="000";elsifin_data="00000010"thenout_code<="001";elsifin_data="00000100"thenout_code<="010";elsifin_data="00001000"thenout_code<="011";elsifin_data="00010000"thenout_code<="100";elsifin_data="00100000"thenout_code<="101";elsifin_data="01000000"thenout_code<="110";elsifin_data="10000000"thenout_code<="111";elseout_code<="XXX";endif;endprocess;endarchitecture;數(shù)據(jù)選擇器設(shè)計(jì)思路數(shù)據(jù)選擇器用于根據(jù)選擇信號選擇不同的數(shù)據(jù)輸入。數(shù)據(jù)選擇器可以實(shí)現(xiàn)多路選擇功能，根據(jù)選擇信號的不同，輸出不同的數(shù)據(jù)輸入。代碼實(shí)現(xiàn)libraryieee;useieee.std_logic_1164.all;entitymuxisport(in_data0,in_data1:instd_logic_vector(3downto0);sel:instd_logic;out_data:outstd_logic_vector(3downto0));endentity;architecturebehavioralofmuxisbeginprocess(sel,in_data0,in_data1)beginifsel='0'thenout_data<=in_data0;elseout_data<=in_data1;endif;endprocess;endarchitecture;時(shí)序邏輯電路設(shè)計(jì)：觸發(fā)器設(shè)計(jì)思路觸發(fā)器用于存儲一個(gè)比特的邏輯狀態(tài)。觸發(fā)器可以根據(jù)時(shí)鐘信號和控制信號的變化來改變其存儲的邏輯狀態(tài)。常用的觸發(fā)器類型包括D觸發(fā)器、JK觸發(fā)器、T觸發(fā)器等。代碼實(shí)現(xiàn)libraryieee;useieee.std_logic_1164.all;entityd_flipflopisport(clk:instd_logic;d:instd_logic;q:outstd_logic);endentity;architecturebehavioralofd_flipflopisbeginprocess(clk,d)beginifrising_edge(clk)thenq<=d;endif;endprocess;endarchitecture;寄存器設(shè)計(jì)思路寄存器用于存儲多個(gè)比特的邏輯狀態(tài)。寄存器可以看作多個(gè)觸發(fā)器的組合，每個(gè)觸發(fā)器存儲一個(gè)比特的信息。寄存器可以用于存儲數(shù)據(jù)、狀態(tài)等信息。代碼實(shí)現(xiàn)libraryieee;useieee.std_logic_1164.all;entityregisterisport(clk:instd_logic;data:instd_logic_vector(7downto0);q:outstd_logic_vector(7downto0));endentity;architecturebehavioralofregisterisbeginprocess(clk)beginifrising_edge(clk)thenq<=data;endif;endprocess;endarchitecture;計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)思路計(jì)數(shù)器用于記錄事件發(fā)生的次數(shù)。計(jì)數(shù)器可以使用觸發(fā)器或其他計(jì)數(shù)邏輯實(shí)現(xiàn)，每個(gè)計(jì)數(shù)周期都會改變計(jì)數(shù)器的狀態(tài)，并輸出當(dāng)前計(jì)數(shù)的值。代碼實(shí)現(xiàn)libraryieee;useieee.std_logic_1164.all;entitycounterisport(clk:instd_logic;rst:instd_logic;count:outstd_logic_vector(3downto0));endentity;architecturebehavioralofcounterisbeginprocess(clk,rst)beginifrst='1'thencount<="0000";elsifrising_edge(clk)thencount<=count+"0001";endif;endprocess;endarchitecture;狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)思路狀態(tài)機(jī)用于控制系統(tǒng)的行為。狀態(tài)機(jī)根據(jù)當(dāng)前狀態(tài)和輸入信號，決定下一狀態(tài)和輸出信號。狀態(tài)機(jī)可以使用觸發(fā)器和組合邏輯實(shí)現(xiàn)，可以根據(jù)狀態(tài)機(jī)的大小和復(fù)雜度選擇合適的實(shí)現(xiàn)方式。代碼實(shí)現(xiàn)libraryieee;useieee.std_logic_1164.all;entitystate_machineisport(clk:instd_logic;rst:instd_logic;in_data:instd_logic;out_data:outstd_logic);endentity;architecturebehavioralofstate_machineistypestate_typeis(state0,state1,state2);signalcurrent_state:state_type;beginprocess(clk,rst)beginifrst='1'thencurrent_state<=state0;elsifrising_edge(clk)thencasecurrent_stateiswhenstate0=>ifin_data='1'thencurrent_state<=state1;endif;whenstate1=>current_state<=state2;whenstate2=>current_state<=state0;endcase;endif;endprocess;process(current_state)begincasecurrent_stateiswhenstate0=>out_data<='0';whenstate1=>out_data<='1';whenstate2=>out_data<='0';endcase;endprocess;endarchitecture;存儲器設(shè)計(jì)思路存儲器用于存儲大量數(shù)據(jù)。存儲器可以使用觸發(fā)器或其他存儲邏輯實(shí)現(xiàn)，可以根據(jù)存儲器的大小和訪問方式選擇合適的實(shí)現(xiàn)方式。代碼實(shí)現(xiàn)libraryieee;useieee.std_logic_1164.all;entitymemoryisport(clk:instd_logic;we:instd_logic;addr:instd_logic_vector(7downto0);data_in:instd_logic_vector(7downto0);data_out:outstd_logic_vector(7downto0));endentity;architecturebehavioralofmemoryissignalmemory_data:std_logic_vector(7downto0):=(others=>'0');beginprocess(clk,we,addr,data_in)beginifrising_edge(clk)thenifwe='1'thenmemory_data(conv_integer(addr))<=data_in;endif;data_out<=memory_data(conv_integer(addr));endif;endprocess;endarchitecture;狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)方法：Mealy狀態(tài)機(jī)Mealy狀態(tài)機(jī)是一種輸出取決于當(dāng)前狀態(tài)和輸入信號的狀態(tài)機(jī)。Mealy狀態(tài)機(jī)的輸出信號與當(dāng)前狀態(tài)和輸入信號都相關(guān)，在每個(gè)時(shí)鐘周期都可能發(fā)生變化。Moore狀態(tài)機(jī)Moore狀態(tài)機(jī)是一種輸出只取決于當(dāng)前狀態(tài)的狀態(tài)機(jī)。Moore狀態(tài)機(jī)的輸出信號只與當(dāng)前狀態(tài)相關(guān)，在時(shí)鐘邊沿發(fā)生變化。Moore狀態(tài)機(jī)比Mealy狀態(tài)機(jī)更容易設(shè)計(jì)和驗(yàn)證，