按照4位二进制加减法计数器的功能表编写VHDL代码

在VHDL中，我们可以创建一个4位二进制加减计数器用于数字系统的设计。这是一个基本的同步计数器，它可以从0开始循环计数到15，然后回到0，可以配置成加法模式或减法模式。以下是简单的VHDL代码示例：

library IEEE;
use IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;

entity FourBitBinaryCounter is
    Port (
        clk   : in STD_LOGIC;          -- 时钟输入
        reset : in STD_LOGIC;          -- 外部复位信号
        mode  : in STD_LOGIC_VECTOR(1 downto 0); -- 计数模式选择（00 - 加法，01 - 减法）
        q_out : out STD_LOGIC_VECTOR(3 downto 0) -- 输出四位二进制计数值
    );
end FourBitBinaryCounter;

architecture Behavioral of FourBitBinaryCounter is
    signal counter_reg : unsigned(3 downto 0); -- 高速内部寄存器

begin
    process(clk, reset)
    begin
        if (reset = '1') then
            counter_reg <= (others => '0');
        elsif (rising_edge(clk)) then
            case mode is
                when "00" | "0" => -- 加法模式
                    counter_reg <= counter_reg + 1;
                when "01" | "1" => -- 减法模式
                    if counter_reg > 0 then
                        counter_reg <= counter_reg - 1;
                    else
                        counter_reg <= (others => '0'); -- 边界条件处理
                    end if;
                when others =>
                    null; -- 未知模式，通常会触发错误
            end case;
        end if;
    end process;

    q_out <= std_logic_vector(counter_reg);
end Behavioral;

-- 相关问题:
-- 1. VHDL中如何实现更复杂的计数器模式？
-- 2. 如何在VHDL中添加中断功能来检测特定计数值？
-- 3. 如果需要扩展到更高位数，应该如何修改此代码结构？

这个例子只是一个基础版本，实际应用中可能还需要考虑更多的细节和错误处理。