EDA技术与数字系统设计.ppt

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1、第4章VHDL硬件描述语言4.1概述4.2VHDL语言设计实体的基本结构4.3VHDL语言结构体的描述方式4.4VHDL语言的库、程序包及配置4.5VHDL语言的语言要素4.6VHDL语言的描述语句14.1概述VHDL语言是一种在EDA设计中广泛流行的硬件描述语言，主要用于描述数字系统的结构、行为、功能和接口。除了含有许多具有硬件特征的语句外，VHDL语言的句法、语言形式和描述风格十分类似于一般的计算机高级语言，是目前硬件描述语言中应用最为广泛的一种。第4章VHDL硬件描述语言24.1.1VHDL语言简介VHDL语言全称是“超高速集成电路硬件描述语言”，它诞生于1982年，由美国国防

2、部于20世纪七、八十年代组织研制开发，其目的首先是用这种语言描述复杂电路，其次是希望这种语言能够成为一种标准语言。第4章VHDL硬件描述语言1987年底，VHDL语言被电气和电子工程师协会IEEE和美国国防部确认为标准硬件描述语言，版本为IEEE-1076（简称87版）。此后在电子产业界被广泛地接受，并逐步取代了原有的非标准硬件描述语言（如CUPL、ABEL等）。34.1.1VHDL语言简介1993年，IEEE对VHDL进行了修订，增加了一些功能，并从更高的抽象层次和系统描述能力上扩展VHDL的内容，公布了VHDL新的版本，编号为IEEEStd1076-1993（简称93版）。第4章

3、VHDL硬件描述语言1995年中国国家技术监督局组织编写并出版了《CAD通用技术规范》，推荐VHDL语言作为我国电子自动化硬件描述语言的国家标准。1996年，IEEE1076.3成为VHDL综合标准。44.1.1VHDL语言简介目前，VHDL已经成为一个数字电路和硬件系统描述、综合、优化和布线的IEEE工业标准，已得到众多EDA公司的支持，越来越多的硬件电路设计工具向VHDL标准靠拢，支持VHDL语言。在电子工程领域中，无论ASIC设计人员，还是系统设计人员，都需要学习VHDL语言来提高自己的工作效率。有专家认为，在未来的IT行业中，VHDL语言和VerilogHDL语言将承担几乎全

4、部的数字系统设计任务。第4章VHDL硬件描述语言54.1.2VHDL语言特点VHDL语言作为一种标准的硬件描述语言，具有结构严谨、描述能力强的特点，支持从系统级到逻辑门级电路所有层次的设计，适合于复杂逻辑电路和系统的设计。第4章VHDL硬件描述语言作为高级硬件描述语言，VHDL有如下特点：①支持从系统级到逻辑门级电路的描述；②具有很强的硬件描述能力；③设计技术齐全、方法灵活、支持广泛；④对设计描述具有相对的独立性；⑤具有很强的移植能力；⑥易于共享和复用；⑦具有丰富的仿真语句和库函数；64.1.2VHDL语言特点第4章VHDL硬件描述语言作为高级硬件描述语言，VHDL有如下特点：⑧设计

5、结构清晰、易读易懂；⑨易实现系统的更新和升级；⑩数据类型丰富、安全性好。74.2VHDL语言设计实体的基本结构用VHDL语言设计的电路无论规模大小，都要使用一个完整的VHDL程序结构，这个完整的程序结构称为设计实体或实体。设计实体是指能被VHDL语言综合器所接受，并能作为独立的设计单元，以元件的形式存在的VHDL语言程序。所谓的元件，既可以被高层次的系统调用，成为系统的一部分，也可以作为一个电路的功能模块，独立存在和运行。第4章VHDL硬件描述语言84.2.1VHDL语言设计实体的组成VHDL语言的设计实体都由实体说明(Entity)和结构体(Architecture)两个最基本的部

6、分组成。实体说明部分用来描述该模块或系统的接口信息，包括端口的数目、方向和类型，其作用相当于传统设计方法中所使用的元件符号。结构体部分则描述该模块的内部电路，对应于原理图、逻辑方程和模块的输入/输出特性。一个设计实体可以包含一个或多个结构体，用于描述其的逻辑结构和逻辑功能。第4章VHDL硬件描述语言91.VHDL设计实体的结构第4章VHDL硬件描述语言一个完整的VHDL设计实体（设计文件），通常包括：■实体说明（Entity）■结构体（Architecture）■配置（Configuration）■库（Library）和程序包（Package）101.VHDL设计实体的结构第4章VH

7、DL硬件描述语言库、程序包配置设计实体实体说明结构体进程或其他并行结构基本结构：112.设计实体举例【例4.2.1】试用VHDL语言设计一个四选一数据选择器。第4章VHDL硬件描述语言数据输入：D3D2D1D0数据输出：Y选择控制：S1S012第4章VHDL硬件描述语言VHDL程序如下：LIBRARYIEEE；--IEEE库USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL；--程序包USEIEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL；USEIEEE