VHDL语言详解：顺序与并发语句在FPGA编程中的应用

硬件描述语言4，简称VHDL，是专为FPGA编程设计的一种高级语言，它为硬件工程师提供了强大的描述和实现数字逻辑系统的能力。该资料由知名教授侯伯亨主编，针对0706044107060442班级的学生，旨在教学东区11210H进行深入讲解。 VHDL语言的核心部分是其主要描述语句，包括顺序语句和并发语句。顺序语句在VHDL中占据重要地位，它们允许程序员以线性方式组织代码流程，确保特定的操作按照一定的顺序执行。主要有以下几种类型： 1. PROCESS语句：这是VHDL中的基本结构，用于定义一个进程，进程是可并行执行的实体，但可以在进程中嵌套顺序语句。 2. WAIT语句：进程在运行过程中会根据敏感信号的变化或预设条件进行挂起和重启。它支持四种条件：无限等待、敏感信号变化、直到条件满足和等待特定时间。 - wait：无条件等待，除非外部信号变化，否则一直挂起。 - waiton：指定敏感信号，当这些信号发生变化时，进程会被唤醒。 - waituntil：指定一个条件，只有当条件满足且信号变化后才会继续执行。 - waitfor：指定一段时间后自动执行。 3. 赋值语句：用于在进程中更新信号的值，是并发和顺序语句的结合体。 4. IF语句：用于基于条件执行不同的代码路径，属于真正的顺序语句。 5. CASE语句：根据输入值选择不同的代码路径执行。 6. LOOP语句：循环结构，可用于重复执行一段代码，分为无限循环（LOOP）和有限次数循环（LOOP UNTIL）。 7. NULL语句：空语句，用于占位或表示一个空操作。 在实际编程中，例如例5-1和例5-2展示了waiton语句的使用，分别在一个进程中同时监听多个信号的变化。然而，如果一个过程同时使用了waiton和waituntil，可能会导致语法错误，因为它们的挂起条件机制不同，不能混用。 学习VHDL不仅涉及语法结构，还包括理解并掌握如何根据设计需求合理安排顺序和并发流程，以及如何有效地利用敏感信号和等待条件来控制硬件行为。这对于FPGA开发人员来说，是提高设计效率和保证设计正确性的关键技能。