VHDL入门:原理图与文本描述的差异与基本语法详解
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更新于2024-07-29
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VHDL(Very High Speed Integrated Hardware Description Language)是IEEE制定的一种工业标准硬件描述语言,它主要用于系统级和逻辑综合设计,通过文本方式描述数字系统的功能和行为,而不是依赖图形化的原理图。VHDL的设计理念是告诉编译器电路应该如何工作,而不是具体的样子,这使得设计过程更加灵活且易于修改。
在VHDL中,设计过程分为两个主要部分:实体(Entity)和架构(Architecture)。实体定义了电路的端口(Ports),如输入端口(如例3-1中的a, b, s 和 y)和输出端口,它们描述了电路与外部世界的接口。输入端口如"a: IN BIT"表示a是一个输入的位,输出端口如"y: OUT BIT"则表示y是一个输出的位。
架构体(Architecture)则是对实体内部逻辑功能的详细实现,包括组合逻辑电路的设计。例如,例3-2中的mux21a结构体定义了一个2-1选择器,当控制信号s为'0'时,输出y取输入a;否则取输入b。这里使用了信号(Signal)d和e来辅助实现逻辑操作,如d <= a AND (NOT s),表示d的值等于a和s的否定的与运算结果。
VHDL的标准发展有两个重要里程碑:IEEE Std 1076-1987(VHDL 1987)和IEEE Std 1076-1993(VHDL 1993)。这些标准提供了清晰的语法规则和结构,使得不同版本的VHDL具有良好的兼容性和扩展性。VHDL特别适用于设计复杂的组合逻辑电路,如译码器、编码器、加减法器、多路选择器、地址译码器等,以及状态机等行为描述。
学习VHDL,首先要理解实体和架构体的概念,掌握基本语法,如输入/输出端口的声明,以及如何使用信号和过程来实现逻辑功能。同时,熟悉VHDL的不同版本标准,理解其差异和更新,有助于更好地应用和优化设计。通过实例练习,如例3-1和例3-2,可以加深对VHDL设计思想和流程的理解。
2023-07-04 上传
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zhaohuakai
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