VHDL入门：FPGA数字时钟设计教程

本篇文章主要介绍了如何使用VHDL（Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language）语言进行数字时钟的设计，适合初学者在Quartus II工具平台上进行FPGA（Field-Programmable Gate Array）开发入门。VHDL是一种硬件描述语言，它被广泛应用于电子设计自动化（EDA）领域，尤其是用来描述数字电路的行为和结构。 首先，文章定义了一个名为`szz`的实体(entity)，它有多个输入端口如`clk1`, `md1`, `md2`, `md3`, `allow1`, `allow2`以及输出端口`speak`, `dout`和`selout`。这表明该时钟设计具有多路复用的功能，可以根据不同的输入信号选择输出不同的时钟频率。`clk1`可能是主时钟信号，而其他输入信号可能用于控制时钟的分频或者选择特定的时钟路径。 接着，定义了多个信号变量，如`sel`, `hou1`, `hou2`, `min1`, `min2`, `hou1n`, `hou2n`, `min1n`, `min2n`, `seth1`, `seth2`, `setm1`, `setm2`, `sec1`, `sec2`, `h1`, `h2`等，这些信号用于存储时钟周期的不同阶段，如小时、分钟、秒等的计数器状态。信号`hou1`, `hou2`, `min1`, `min2`分别表示小时和分钟的十进制计数，`hou1n`和`hou2n`可能是它们的非饱和版本，`seth1`, `setm1`, `sec1`则是用于设置时钟周期的特定时间点。 在架构(architecture)部分，设计者使用VHDL的顺序逻辑来实现时钟的逻辑功能。通过信号的赋值语句和条件判断，实现了根据`allow1`和`allow2`输入控制时钟输出的逻辑，以及根据`sel`信号选择输出不同频率的时钟。例如，当`sel`为某一特定组合时，`dout`将输出对应的时钟频率，同时`speak`输出一个同步信号来指示当前是哪个时间刻度。 最后，由于篇幅限制，本文没有展示完整的时钟逻辑实现，但读者可以推测这部分会包含计数器的初始化、同步更新以及与`sel`信号联动的逻辑控制部分。整个设计旨在为学习者提供一个清晰的VHDL数字时钟设计思路，并演示如何在实际的FPGA开发环境中进行编程和验证。 这篇文章的核心知识点包括VHDL的基本结构、数据类型、信号声明、输入输出端口的定义、以及基本的逻辑控制结构。对于希望掌握VHDL编程并应用于FPGA开发的人来说，这是一个很好的实践案例。