VHDL基础：std_logic_arith.vhd实现加减乘除操作指南

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0 下载量 59 浏览量 更新于2024-10-25 收藏 7KB RAR 举报
资源摘要信息:"std_logic_arith" 在数字电路设计领域，VHDL（VHSIC Hardware Description Language）是一种广泛使用的硬件描述语言。它允许设计者以高级抽象的方式描述硬件逻辑功能，便于复杂系统的建模、仿真和最终的硬件实现。VHDL语言的使用不仅可以提高设计的效率，还能确保设计过程的可移植性和可重用性。VHDL的应用领域包括航空、军事、通信、消费电子等多个行业。 在VHDL中，std_logic_arith库提供了一种扩展的算术运算能力，这种能力在传统的std_logic库中是不存在的。std_logic是VHDL中用于描述硬件行为的基本数据类型之一，它能够表示电路中的各种信号状态。然而，std_logic本身并不直接支持算术运算，如加法、减法、乘法和除法，这是因为它主要用于描述信号的逻辑状态，而不是数值运算。 std_logic_arith库解决了这一问题，它通过定义一系列重载的操作符，允许std_logic类型的数据进行算术运算。这意味着，设计者可以使用更加直观的算术表达式来描述硬件逻辑，而不是必须使用逻辑运算来模拟这些操作。这大大简化了设计过程，并提高了代码的可读性和可维护性。 例如，使用std_logic_arith库，设计者可以轻松地为一个8位的二进制数定义加法器。这在使用std_logic库时则需要更多的工作，因为需要考虑二进制加法的所有细节，包括进位处理等。 库中通常包含的重载操作符涵盖了基本的算术运算需求，但它们并没有直接在VHDL标准中定义。因此，在使用std_logic_arith库时，通常需要引入相应的库文件，并在VHDL文件中使用库声明。这样，设计者就可以在代码中直接使用这些操作符，而无需自行编写用于执行算术操作的复杂逻辑。 std_logic_arith库中的操作符重载主要集中在如下几个方面： 1. 加法运算符" + " 2. 减法运算符" - " 3. 乘法运算符" * " 4. 除法运算符" / "（在硬件描述中，除法通常较为复杂，使用较少） 此外，std_logic_arith库还包括了更多高级的算术功能，例如各种算术类型（如unsigned和signed）的转换、向量操作（向量加减乘除）、和对这些运算的扩展支持等。这些功能允许设计者能够更加灵活地处理不同类型的数值数据，从而实现更加复杂的算法。 在理解一门语言时，掌握其基本操作是非常重要的。VHDL的std_logic_arith库为初学者提供了一个很好的学习平台，通过学习库中的基本操作，可以快速理解VHDL语言在算术运算方面的使用方法。此外，这个库还可以帮助经验丰富的设计者提高设计效率，简化代码编写流程。 在文件列表中仅包含一个文件名 std_logic_arith.vhd，这表明该压缩包可能只包含一个VHDL源文件。该文件可能是一个封装好的库文件，设计者需要将其包含在自己的VHDL设计项目中，从而能够使用std_logic_arith库提供的所有功能。由于文件名中的 ".vhd" 扩展名表明这是一个VHDL设计文件，因此可以直接使用VHDL编译器进行编译。对于学习VHDL的初学者来说，研究这个文件将是一个很好的开始，因为它将为他们展示如何使用VHDL进行复杂的算术运算，这是数字逻辑设计中的一个基本而重要的技能。

IEEE_Std_arith.pdf

2013-04-18 上传
为了方便设计师进行数字信号处理和逻辑电路设计，IEEE标准组织制定了一系列的标准库，其中“IEEE_Std_arith.pdf”主要介绍了`std_logic_arith`包，这是VHDL中最常用的标准库之一。 #### 文件信息解读 该文档名为...

library IEEE; use IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; use IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL; use IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL entity display is port( clock: in std_logic; reset: in std_logic; input: in std_logic_vector(3 downto 0); output: out std_logic_vector(7 downto 0) ); end display;检验这个代码的正确性

2023-06-06 上传
- clock: 输入时钟信号，类型为 std_logic - reset: 输入复位信号，类型为 std_logic - input: 输入数据信号，类型为长度为 4 的 std_logic_vector 向量 - output: 输出数据信号，类型为长度为 8 的 std_logic_...

这是我写的UART的VHDL文件：library ieee; use ieee.std_logic_1164.all; use ieee.std_logic_arith.all; use ieee.std_logic_unsigned.all; entity my_uart is port(clk_in:in std_logic; rx:in std_logic; tx:out std_logic; tcmd:in std_logic; tx_done:out std_logic; rx_ready:out std_logic; t_data:in std_logic_vector(7 downto 0); r_data:out std_logic_vector(7 downto 0)); end my_uart; architecture beheavior of my_uart is component baud is port(clk:in std_logic; bclk:out std_logic); end component; component rxd is port(bclk_in,rxd_in:in std_logic; rx_ready:out std_logic; rx_buffer:out std_logic_vector(7 downto 0)); end component; component txd is port(bclk_in:in std_logic; tx_cmd:in std_logic; txd_out:out std_logic; txd_done:out std_logic; tx_buffer:in std_logic_vector(7 downto 0)); end component; signal baud_clk:std_logic; begin B:baud port map(clk_in,baud_clk); R:rxd port map(baud_clk,rx,rx_ready,r_data); T:txd port map(baud_clk,tcmd,tx,tx_done,t_data); end beheavior;帮我写一个test benche文件，基于Modelsim进行仿真，以验证它的接受与发射功能

2023-06-02 上传
use ieee.std_logic_1164.all; entity tb_my_uart is end tb_my_uart; architecture behavior of tb_my_uart is -- Component declaration for DUT component my_uart is port( clk_in : in std_logic; rx : ...

library ieee; use ieee.std_logic_1164.all; use IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL; use IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL; entity key is PORT ( clk : IN STD_LOGIC; keyin : in STD_LOGIC; keyout : OUT STD_LOGIC) ; end key ; ARCHITECTURE behav OF key IS signal cnt: std_logic_vector(31 downto 0); signal key_scan:std_logic; signal key_scan_r:std_logic; BEGIN keyout <= key_scan_r and (not key_scan); PROCESS(clk)BEGIN if(clk'event AND clk='1')then if(cnt = x"000F423F")then --20ms cnt <= (others => '0'); key_scan <= keyin; else cnt <= cnt + '1'; key_scan <= key_scan; end if; key_scan_r <= key_scan; end if; END PROCESS ; END behav;

2023-06-11 上传
这是一个 VHDL 代码段，描述了一个键盘扫描的模块。它包含一个输入时钟信号 clk，一个输入键盘扫描...需要注意的是，这段代码中使用了 STD_LOGIC_ARITH 和 STD_LOGIC_UNSIGNED 两个库来支持算术运算和无符号逻辑运算。

LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; USE IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL; USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL; ENTITY QIANGDAQI IS PORT(CLK,CLK2,S0,S1,S2,S3,S4,S5,S6,STOP,RST:IN STD_LOGIC; N,K,Q_OUT:OUT STD_LOGIC; M:OUT STD_LOGIC_VECTOR(1 DOWNTO 0); A,B,C,D,E,F,G:OUT STD_LOGIC); END QIANGDAQI; ARCHITECTURE BHV OF QIANGDAQI IS COMPONENT QDJB IS PORT(CLK2,RST:IN STD_LOGIC; S0,S1,S2,S3,S4,S5:IN STD_LOGIC; TMP:OUT STD_LOGIC; STATES:OUT STD_LOGIC_VECTOR(5 DOWNTO 0)); END COMPONENT; COMPONENT JS IS PORT(CLK,RST,S,STOP:IN STD_LOGIC; WARN:OUT STD_LOGIC; TA,TB:BUFFER STD_LOGIC_VECTOR(5 DOWNTO 0)); END COMPONENT; COMPONENT SJXZ IS PORT(CLK2,RST:IN STD_LOGIC; S:OUT STD_LOGIC_VECTOR(1 DOWNTO 0); A,B,C:IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); Y:OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0)); END COMPONENT; COMPONENT YMQ IS PORT(AIN4: IN STD_LOGIC_VECTOR (3 DOWNTO 0); DOUT7: OUT STD_LOGIC_VECTOR (6 DOWNTO 0)); END COMPONENT; COMPONENT ALARM IS PORT(CLK,I:IN STD_LOGIC; Q:OUT STD_LOGIC); END COMPONENT; SIGNAL STATES_OUT,TA_OUT,TB_OUT,Y_OUT:Std_LOGIC_VECTOR(6 downto 0); SIGNAL LEDOUT:STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0); SIGNAL W:STD_LOGIC; BEGIN A<=LEDOUT(6); B<=LEDOUT(5); C<=LEDOUT(4); D<=LEDOUT(3); E<=LEDOUT(2); F<=LEDOUT(1); G<=LEDOUT(0); U1:QDJB PORT MAP(CLK2,RST,S0,S1,S2,S3,s4,s5,TMP=>K,STATES=>STATES_OUT); U2:JS PORT MAP(CLK,RST,S,STOP,WARN=>N,TA=>TA_OUT,TB=>TB_OUT); U3:SJXZPORTMAP(CLK2=>CLK2,RST=>RST,S=>M,A=>STATES_OUT,B=>TA_OUT, C=>TB_OUT,Y=>Y_OUT); U4:YMQ PORT MAP(AIN4=>Y_OUT,DOUT7=>LEDOUT); U5:ALARM PORT MAP(CLK2,S,Q_OUT); END BHV;

2023-06-08 上传
USE IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL; USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL; ENTITY QIANGDAQI IS PORT(CLK,CLK2,S0,S1,S2,S3,S4,S5,S6,STOP,RST:IN STD_LOGIC; N,K,Q_OUT:OUT STD_LOGIC; M:OUT STD_LOGIC_VECTOR(1 DOWN...

LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; USE IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL; USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL; ENTITY QIANGDAQI IS PORT( CLK, CLK2, S0, S1, S2, S3, S4, S5, S6, STOP, RST: IN STD_LOGIC; N, K, Q_OUT: OUT STD_LOGIC; M: OUT STD_LOGIC_VECTOR(1 DOWNTO 0); A, B, C, D, E, F, G: OUT STD_LOGIC ); END QIANGDAQI; ARCHITECTURE BHV OF QIANGDAQI IS COMPONENT QDJB IS PORT( CLK2, RST: IN STD_LOGIC; S0, S1, S2, S3, S4, S5, S6: IN STD_LOGIC; -- Added S6 TMP: OUT STD_LOGIC; STATES: OUT STD_LOGIC_VECTOR(5 DOWNTO 0) ); END COMPONENT; COMPONENT JS IS PORT( CLK, RST, S, STOP: IN STD_LOGIC; WARN: OUT STD_LOGIC; TA, TB: BUFFER STD_LOGIC_VECTOR(5 DOWNTO 0) ); END COMPONENT; COMPONENT SJXZ IS PORT( CLK2, RST: IN STD_LOGIC; S: OUT STD_LOGIC_VECTOR(1 DOWNTO 0); A, B, C: IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); Y: OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0) ); END COMPONENT; COMPONENT YMQ IS PORT( AIN4: IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); DOUT7: OUT STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0) ); END COMPONENT; COMPONENT ALARM IS PORT( CLK, I: IN STD_LOGIC; Q: OUT STD_LOGIC ); END COMPONENT; SIGNAL STATES_OUT, TA_OUT, TB_OUT, Y_OUT: STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0); SIGNAL LEDOUT: STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0); SIGNAL W: STD_LOGIC; BEGIN A <= LEDOUT(6); B <= LEDOUT(5); C <= LEDOUT(4); D <= LEDOUT(3); E <= LEDOUT(2); F <= LEDOUT(1); G <= LEDOUT(0); U1: QDJB PORT MAP(CLK2, RST, S0, S1, S2, S3, S4, S5, S6, TMP => K, STATES => STATES_OUT); U2: JS PORT MAP(CLK, RST, S0 & S1 & S2 & S3 & S4 & S5, STOP, WARN => N, TA => TA_OUT, TB => TB_OUT); -- Combined S0 to S5 U3: SJXZ PORT MAP(CLK2 => CLK2, RST => RST, S => M, A => STATES_OUT, B => TA_OUT, C => TB_OUT, Y => Y_OUT); U4: YMQ PORT MAP(AIN4 => Y_OUT, DOUT7 => LEDOUT); U5: ALARM PORT MAP(CLK2, STOP, Q_OUT); -- Replaced S with STError (10327): VHDL error at qiangdaqi.vhd(69): can't determine definition of operator ""&"" -- found 0 possible definitionsOP END BHV;

2023-06-10 上传
这是一个VHDL代码的实例，其功能是实现一个基于FPGA的数字式抢答器。这个代码包含了多个组件的实例化，包括QDJB、JS、SJXZ、YMQ和ALARM。其中，QDJB组件用于控制抢答器的状态转换，JS组件用于检测抢答器是否有学生按...

给以下vhdl代码添加注释：library ieee; use ieee.std_logic_1164.all; use ieee.std_logic_unsigned.all; use ieee.std_logic_arith.all; entity adder_4bit is port ( ain1,bin1,cin1,ain2,bin2,ain3,bin3,ain4,bin4:in std_logic; so1,so2,so3,so4,co5:out std_logic ); end adder_4bit; architecture hav of adder_4bit is component adder_1bit port (bin: IN STD_LOGIC; cin: IN STD_LOGIC; ain: IN STD_LOGIC; so :OUT STD_LOGIC; co :OUT STD_LOGIC); end component; signal cin2,cin3,cin4,cin5:std_logic; begin u1:adder_1bit port map(ain=>ain1,bin=>bin1,cin=>cin1,co=>cin2,so=>so1); u2:adder_1bit port map(ain=>ain2,bin=>bin2,cin=>cin2,co=>cin3,so=>so2); u3:adder_1bit port map(ain=>ain3,bin=>bin3,cin=>cin3,co=>cin4,so=>so3); u4:adder_1bit port map(ain=>ain4,bin=>bin4,cin=>cin4,co=>cin5,so=>so4); end architecture;

2023-03-23 上传
-- This is a VHDL code for a 4-bit adder -- The code defines an entity named "adder_4bit" with 9 input ports and 5 output ports -- The entity uses 4 instances of a component named "adder_1bit" to ...

LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL; USE IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL; ENTITY tong IS PORT( Vin : IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0); shift : IN STD_LOGIC_VECTOR(2 downto 0); Vo : OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0) ); END tong; ARCHITECTURE behavior OF tong IS BEGIN process(shift,Vin) VARIABLE temp1:STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0); VARIABLE temp2:STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0); begin IF(shift(0)='0') THEN temp1 := Vin; ELSE temp1(0):='0'; for i IN 1 to Vin'HIGH LOOP temp1(i):=Vin(i-1); END LOOP; END IF; IF(shift(1)='0')THEN temp2:=temp1; ELSE for i IN 1 to 2 LOOP temp2(i):='0'; END loop; Vo<=temp2; end if; IF(shift(2)='0')THEN Vo<=temp1 xor temp2; ELSE for i IN 1 to 2 LOOP temp2(i):='0'; END loop; Vo<=temp2; end if; end process; END behavior;请帮我续写一个桶式移位寄存器

2023-05-24 上传
USE IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL; ENTITY tong IS PORT( Vin : IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0); shift : IN STD_LOGIC_VECTOR(2 downto 0); Vo : OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0) ); END tong; ...

LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL; USE IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL; ENTITY tong IS PORT( Vin : IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0); shift : IN STD_LOGIC_VECTOR(2 downto 0); Vo : OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0) ); END tong; ARCHITECTURE behavior OF tong IS BEGIN process(shift,Vin) VARIABLE temp1:STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0); VARIABLE temp2:STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0); VARIABLE temp3:STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0); begin -- 第一级移位操作 IF(shift(0)='0') THEN temp1 := Vin; ELSE temp1(0):='0'; for i IN 1 to Vin'HIGH LOOP temp1(i):=Vin(i-1); END LOOP; END IF; -- 第二级移位操作 IF(shift(1)='0') THEN temp2:=temp1; ELSE temp2(0 to 1):="00"; -- 清零前两位 for i IN 2 to Vin'HIGH LOOP temp2(i):=temp1(i-2); END LOOP; END IF; -- 第三级移位操作 IF(shift(2)='0') THEN temp3:=temp2; ELSE temp3(0 to 2):="000"; -- 清零前三位 for i IN 3 to Vin'HIGH LOOP temp3(i):=temp2(i-3); END LOOP; END IF; Vo<=temp3; -- 输出结果 end process; END behavior;将这个代码改成右移的桶式移位寄存器VHDL版

2023-05-24 上传
USE IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL; ENTITY tong IS PORT( Vin : IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0); shift : IN STD_LOGIC_VECTOR(2 downto 0); Vo : OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0) ); END tong; ARCHITECTURE ...

请补充完成具有下面功能的计数器的程序设计。 说明：设电路的控制端均为高电平有效，时钟端CLK,电路的预置数据输入端为4位D，计数输出端也为4位Q，带同步始能EN、异步复位CLR和预置控制LD的六进制减法计数器。 LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; USE IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL; USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL; ENTITY CNT6 IS PORT(EN,CLR,LD,CLK:IN STD_LOGIC; D: IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); Q:OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0)); END CNT6; ARCHITECTURE BEHA OF CNT6 IS SIGNAL QTEMP:STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); BEGIN PROCESS(CLK,CLR,LD) BEGIN IF CLR='1' THEN QTEMP<="0000"; --CLR=1清零 ELSIF (CLK'EVENT AND CLK='1') THEN --判断是否上升沿 IF LD='1' THEN QTEMP<= 1 ; --判断是否置位 ELSIF EN='1' THEN --判断是否允许计数 IF QTEMP="0000" THEN QTEMP<= 2 ; --等于0，计数值置5 ELSE QTEMP<= 3 ; --否则，计数值减1 END IF; END IF; END IF; Q<=QTEMP; END PROCESS; END BEHA;

2023-06-06 上传
USE IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL; USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL; ENTITY CNT6 IS PORT( EN,CLR,LD,CLK: IN STD_LOGIC; D: IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); Q: OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0) ); END ...
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