VHDL学习：With-Select-When构造示例及EDA设计方法

"With-Select-When示例-VHDL从零学起的课件" 在VHDL编程中，With-Select-When语句是一种条件赋值语句，用于实现多路选择或条件分支。在给定的示例中，我们看到一个简单的XOR门设计，其中With-Select-When结构被用来根据输入`x`和`y`的组合来确定输出`z`的值。 首先，我们来看一下VHDL的基本语法。在VHDL中，`Library`语句用于引入所需的库，而`Use`语句则用于使用库中的特定实体。在这个例子中，`ieee.std_logic_1164.all`库包含了标准的逻辑数据类型和操作符，这对于VHDL设计是至关重要的。 接下来是实体声明，这是VHDL中描述硬件组件的一种方式。`Entity xor2`声明了一个名为`xor2`的实体，它有三个端口：两个输入`x`和`y`，以及一个输出`z`，都是`std_logic`类型，表示单比特逻辑信号。 然后是架构`a`，这是实体的实现部分。在这里，`signal tmp`被声明为一个长度为2的`std_logic_vector`，用于存储`x`和`y`的组合。`tmp<=x&y;`这行代码使用并行赋值语句将`x`和`y`的值连接起来，并存储在`tmp`中。 接下来就是With-Select-When语句的使用了。`With tmp Select`表明接下来的条件将基于`tmp`的值。然后是一系列的`when`子句，每个子句检查`tmp`的不同情况，并对输出`z`进行赋值。在这个例子中，当`tmp`等于"01"或"10"时，`z`被赋值为'1'，因为XOR门在输入不相同时输出为'1'。如果`tmp`的值不是"01"或"10"（即"00"或"11"），那么`z`的值会被设置为'0'，这对应于XOR门在输入相同时的输出。注意，每个`when`子句的结束是以逗号（`,`）而非分号（`;`）结尾，这是VHDL中的规范。 VHDL被广泛应用于电子设计自动化（EDA），特别是用于数字电路设计。它允许设计者以一种结构化和模块化的方式描述硬件，提高了设计的效率和质量，同时也降低了成本。与传统的基于具体集成电路器件的设计方法不同，VHDL支持自顶向下的设计方法，从系统的整体设计开始，逐级分解到底层的模块设计，并通过仿真验证其正确性。 在数字电路设计中，VHDL可以用来描述各种类型的逻辑电路，包括组合逻辑（如编码器、译码器、数据选择器、加法器、数值比较器等）和时序逻辑（如寄存器、移位寄存器、计数器、序列信号发生器）。在PLD（可编程逻辑器件）设计中，VHDL作为文本设计输入，使得设计过程更加灵活，易于测试和修改，也有助于模块的重用，减少不必要的重复劳动。 With-Select-When语句是VHDL中实现多路选择逻辑的关键构造，而VHDL本身则是电子设计自动化中的强大工具，它极大地促进了现代数字系统设计的进步和创新。