VHDL硬件描述语言基础与Sequential-CPLD设计

"该讲义主要讲解了CPLD（复杂可编程逻辑器件）相关的VHDL语言基础知识，特别是顺序语句的使用，包括Process、Function、Procedure中的语句顺序执行，以及If-then-else和Case-when语句的应用。此外，还提到了第一次上机安排的具体内容和VHDL语言的优势及其与传统计算机语言的区别。" **VHDL语言基础** VHDL（VHSIC Hardware Description Language）是一种硬件描述语言，它被广泛用于数字电路系统的设计，特别是在CPLD和FPGA等可编程逻辑器件中。VHDL提供了一种标准化的方式来描述电子电路的逻辑行为，使得设计者可以将复杂的电路结构以代码的形式表达。 **顺序语句** 1. **Process**: Process是VHDL中描述时序电路的关键构造，它的语句按照顺序执行，用于捕捉电路对信号变化的响应。在多个Process之间，它们和其他并行语句是并行执行的，这意味着它们各自独立地对输入信号的变化进行反应。 2. **If-then-else语句**: 这是VHDL中的条件分支语句，用于根据特定条件选择执行不同分支的代码。它类似于许多编程语言中的if语句，可以用来控制电路的逻辑路径。 3. **Case-when语句**: Case语句提供了多路选择，它根据一个表达式的结果匹配一系列可能的情况，每种情况对应一段代码。这在设计中用于实现多路复用或解码等功能，是处理多条件分支的高效工具。 **VHDL在CPLD中的应用** CPLD（Complex Programmable Logic Device）是可编程逻辑器件的一种，它允许用户通过编程来定制内部逻辑功能。VHDL使得设计者能用高级语言描述电路，然后将这些描述转化为CPLD的配置，以实现所需的逻辑功能。VHDL的使用大大简化了CPLD的设计过程，提高了设计的灵活性和重用性。 **VHDL的优点** 1. **设计复杂性**: 支持多层次的设计，便于设计库的创建和复用，适用于大规模的系统设计。 2. **硬件独立性**: 设计可以在不同硬件平台上实现，减少了对具体硬件实现的依赖。 3. **软件工具支持**: 丰富的综合和仿真软件工具可以帮助在设计阶段发现错误，缩短设计周期，降低成本。 4. **ASIC过渡**: 通过VHDL设计，可以更方便地转换为ASIC（Application-Specific Integrated Circuit）定制芯片。 5. **可读性**: VHDL代码结构清晰，易于理解和维护。 **VHDL与计算机语言的区别** VHDL不是用于执行的程序语言，而是用于描述数字电路行为的语言。它描述的实体在硬件中实现，而计算机语言则是运行在CPU和内存上的。VHDL的执行对应于实际的电路操作，而不是抽象的指令执行。这决定了VHDL在设计硬件时的独特性质和用途。