《VHDL设计初步》课件

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1、EDA技术实用教程,第3章 VHDL设计初步,3.1 组合电路的VHDL描述,3.1.1 2选1多路选择器及其VHDL描述1,3.1 组合电路的VHDL描述,3.1.1 2选1多路选择器及其VHDL描述1,3.1 组合电路的VHDL描述,3.1.1 2选1多路选择器及其VHDL描述1,3.1 组合电路的VHDL描述,3.1.1 2选1多路选择器及其VHDL描述1,1. 实体表达,3.1 组合电路的VHDL描述,2. 实体名,3.1 组合电路的VHDL描述,3. 端口语句和端口信号名,4. 端口模式,(1) IN：输入端口。 (2) OUT：输出端口。 (3) INOUT：双向端口。 (4) B

2、UFFER：缓冲端口。,3.1 组合电路的VHDL描述,5. 数据类型,6. 结构体表达,3.1 组合电路的VHDL描述,7. 赋值符号和数据比较符号,8. WHEN_ELSE条件信号赋值语句,3.1 组合电路的VHDL描述,9关键字,10标识符,11规范的程序书写格式,12文件取名和存盘,3.1 组合电路的VHDL描述,3.1.2 2选1多路选择器及其VHDL描述2,3.1 组合电路的VHDL描述,3.1.2 2选1多路选择器及其VHDL描述2,1. 逻辑操作符,3.1 组合电路的VHDL描述,3.1.2 2选1多路选择器及其VHDL描述2,2. 标准逻辑位数据类型STD_LOGIC,3.1

3、 组合电路的VHDL描述,3.1.2 2选1多路选择器及其VHDL描述2,3. 设计库和标准程序包,4. 信号定义和数据对象,3.1 组合电路的VHDL描述,3.1.3 2选1多路选择器及其VHDL描述3,3.1 组合电路的VHDL描述,3.1.3 2选1多路选择器及其VHDL描述3,3.1 组合电路的VHDL描述,3.1.3 2选1多路选择器及其VHDL描述3,1. 条件语句,2. 进程语句和顺序语句,IF_THEN_ELSE_END IF；,PROCESSEND PROCESS,3.1 组合电路的VHDL描述,3.1.4 半加器及其VHDL的描述,3.1 组合电路的VHDL描述,3.1.4

4、 半加器及其VHDL的描述,3.1 组合电路的VHDL描述,3.1.4 半加器及其VHDL的描述,3.1 组合电路的VHDL描述,3.1.4 半加器及其VHDL的描述,1. CASE语句,3.1 组合电路的VHDL描述,3.1.4 半加器及其VHDL的描述,2. 标准逻辑矢量数据类型,3.1 组合电路的VHDL描述,3.1.4 半加器及其VHDL的描述,3. 并置操作符 ,3.1 组合电路的VHDL描述,3.1.5 一位二进制全加器及其VHDL描述,3. 并置操作符 ,3.1 组合电路的VHDL描述,3.1.5 一位二进制全加器及其VHDL描述,3. 并置操作符 ,3.1 组合电路的VHDL描

5、述,3.1.5 一位二进制全加器及其VHDL描述,3. 并置操作符 ,3.1 组合电路的VHDL描述,3.1.6 VHDL例化语句,3.2 基本时序电路的VHDL描述,3.2.1 D触发器的VHDL描述,3.2 基本时序电路的VHDL描述,3.2.1 D触发器的VHDL描述,1. 上升沿检测表达式和信号属性函数EVENT,2. 不完整条件语句与时序电路,3.2 基本时序电路的VHDL描述,3.2 基本时序电路的VHDL描述,3.2 基本时序电路的VHDL描述,3.2.2 VHDL实现时序电路的不同表述,3.2 基本时序电路的VHDL描述,3.2.2 VHDL实现时序电路的不同表述,3.2 基本

6、时序电路的VHDL描述,3.2.2 VHDL实现时序电路的不同表述,3.2 基本时序电路的VHDL描述,3.2.2 VHDL实现时序电路的不同表述,3.2 基本时序电路的VHDL描述,3.2.3 异步时序电路设计,3.2 基本时序电路的VHDL描述,3.2.3 异步时序电路设计,3.3 计数器的VHDL设计,3.3 计数器的VHDL设计,3.3.1 4位二进制加法计数器设计,3.3.2 整数类型,3.3 计数器的VHDL设计,3.3.3 计数器的其他VHDL表达方式,3.3 计数器的VHDL设计,3.3.3 计数器的其他VHDL表达方式,3.3 计数器的VHDL设计,3.3.3 计数器的其他V

7、HDL表达方式,3.4 实用计数器的VHDL设计,3.3.3 计数器的其他VHDL表达方式,接下页,3.4 实用计数器的VHDL设计,接上页,3.4 实用计数器的VHDL设计,3.3.3 计数器的其他VHDL表达方式,1. 十进制计数器相关语法,3.4 实用计数器的VHDL设计,3.3.3 计数器的其他VHDL表达方式,2. 程序分析,3.4 实用计数器的VHDL设计,3.3.3 计数器的其他VHDL表达方式,2. 程序分析,3.4 实用计数器的VHDL设计,3.3.3 计数器的其他VHDL表达方式,3. 时序模块中的同步控制信号和异步控制信号的构建,4. 另一种描述方式,3.4 实用计数器的

8、VHDL设计,3.3.3 计数器的其他VHDL表达方式,3. 时序模块中的同步控制信号和异步控制信号的构建,4. 另一种描述方式,习 题,3-1 画出与以下实体描述对应的原理图符号元件：,习 题,3-2 图3-16所示的是4选1多路选择器，试分别用IF_THEN语句、WHEN_ELSE和CASE语句的表达方式写出此电路的VHDL程序，要求选择控制信号s1和s0的数据类型为STD_LOGIC；当s1=0，s0=0；s1=0，s0=1；s1=1，s0=0和s1=1，s0=1时，分别执行y=a、y=b、y=c、y=d。,习 题,3-3图3-17所示的是双2选1多路选择器构成的电路MUXK，对于其中M

9、UX21A，当s=0和s=1时，分别有y=a和y=b。试在一个结构体中用两个进程来表达此电路，每个进程中用CASE语句描述一个2选1多路选择器MUX21A。,习 题,3-4 将3-20程序的计数器改为12进制计数器，程序用例3-21的方式表述，并且将复位RST改为同步清0控制，加载信号LOAD改为异步控制方式。讨论例3-20与例3-21的异同点。 3-5 设计含有异步清零和计数使能的16位二进制加减可控计数器。 3-6 图3-18是一个含有上升沿触发的D触发器的时序电路，试写出此电路的VHDL设计文件。,习 题,3-7 给出1位全减器的VHDL描述。要求： （1）首先设计1位半减器，然后用例化

10、语句将它们连接起来，图3-19中h_ suber是半减器，diff是输出差，s _out是借位输出，sub _in是借位输入。 （2）根据图3-19设计1位全减器。以1位全减器为基本硬件，构成串行借位的8位减法器，要求用例化语句来完成此项设计（减法运算是 x y sun _in = diffr）。,习 题,3-8 给出一个4选1多路选择器的VHDL描述。选通控制端有4个输入：S0、S1、S2、S3。当且仅当S0=0时：Y=A；S1=0时：Y=B；S2=0时：Y=C；S3=0时：Y=D。 3-9 分频方法有多种，最简单的是二分频和偶数分频甚至奇数分频，这用触发器或指定计数模的计数器即可办到。但对于现场实现指定分频比或小数分频率的分频电路的设计就不是很简单了。 试对例3-20的设计稍作修改，将其进位输出COUT与异步加载控制LOAD连在一起，构成一个自动加载型16位二进制数计数器，也即一个16位可控的分频器，给出其VHDL表述，并说明工作原理。设输入频率fi=4MHz，输出频率fo=516.51Hz（允许误差0.1Hz），16位加载数值=？。 3-10 用VHDL设计一个功能类似74LS160的计数器。 3-11 给出含有异步清零和计数使能的16位二进制加减可控计数器的VHDL描述。,习 题,3-12 分别给出以下2个RTL图的VHDL描述，注意其中的D触发器和锁存器的表述。,