VHDL设计进阶：信号与变量赋值，电路设计实例

"本章深入探讨了VHDL设计的高级技巧，涵盖了数据对象的分类、使用以及在设计实例中的应用。重点讲解了常数、变量、信号的区别和作用，特别是进程中的信号赋值与变量赋值的不同。此外，通过一系列VHDL设计实例，包括含同步并行预置功能的8位移位寄存器、移位模式可控的8位移位寄存器、位矢中'1'码个数统计电路、三态门以及双向端口的设计，深入解析了VHDL的语法内涵和设计思路。" 在VHDL设计进阶中，数据对象是构建硬件描述语言的基础元素。首先，常数(constant)在设计中扮演着固定不变的参数角色，一旦声明便不可更改，用于定义固定的数值或边界。接着，变量(variable)用于存储临时计算结果，它的赋值操作是瞬时完成的，只影响当前进程。 信号(signal)则是VHDL中模拟实际硬件电路行为的关键，它的赋值可能在不同时间被多个进程观察到，因此在进程间具有通信的功能。在进程内部，信号赋值通常采用“<=”运算符进行非阻塞赋值，而在进程外或结构体声明中，使用“=”运算符进行阻塞赋值。进程中的信号赋值与变量赋值有显著差异，变量赋值是立即完成的，而信号赋值则是在下一个时钟沿才生效。 在设计实例部分，5.2章节详细介绍了几个典型的VHDL设计。首先是8位移位寄存器，包括带有同步并行预置功能的实现，这种设计允许在特定时刻快速设置寄存器的所有位。接着是移位模式可控的8位移位寄存器，它可以按照用户指定的方向和步长进行左移或右移操作，增加了设计的灵活性。 5.2.3节涉及的位矢中'1'码个数统计电路设计，展示了如何使用VHDL来计数输入位矢中'1'的数量，这在数字系统中常常用于计数、比较或校验等任务。此外，还讨论了如何使用LOOP语句，包括单个LOOP和FOR_LOOP语句，来实现循环控制结构。 接下来，章节探讨了三态门的设计，这是多路复用系统中常见的组件，允许控制一个信号是否能被传输。最后，5.2.5节深入讲解了双向端口的设计方法，双向端口既可作为输入也可作为输出，对于实现灵活的数据交换至关重要，如在总线结构中。三态总线电路设计进一步扩展了这个概念，展示了如何管理多个设备共享同一数据线的情况。 这些实例不仅提供了VHDL语法的实际应用示例，也帮助理解VHDL如何精确地描述和模拟数字系统的行为，是提升VHDL设计能力的重要学习材料。