VHDL语言知识学习的主要描述语句.docx

1、VHDL语言知识学习的主要描述语句 VHDL语言的主要描述语句按照语句的执行顺序对VHDL语言进行分类，包含两类语句： 并行描述语句 该语句的执行与书写顺序无关，总是同时被执行 顺序描述语句 从仿真的角度，该语句是顺序执行的 进程语句（PROCESS）是最典型的并行语句，一个构造体内可以有几个进程语句同时存在，而且并发执行。但是进程内部的所有语句都是顺序语句。一、 顺序描述语句顺序描述语句只能用在进程和子程序中,它和其他高级语言一样,其语句是按照语句的出现的顺序加以执行的。如下分别介绍有关的顺序描述语句.1. WAIT语句 进程在执行过程中总是处于两种状态:执行或挂起,进程的状态变化受等待语句

2、的控制,当进程执行到等待语句,就被挂起,并等待再次执行进程.等待语句的格式:WAIT 无限等待 WAIT ON 敏感信号变化 WAIT UNTIL 条件满足 WAIT FOR 时间到（1）WAIT ON格式：WAIT ON 信号,信号例5-1PROCESS(a,b) BEGIN y=a AND b;END PROCESS;该例中的进程与下例中进程相同:例5-1PROCESSBEGINy=a AND b; WAIT ON a,b;END PROCESS;例5-2PROCESS(a,b)BEGINy=a AND b;WAIT ON a,b;END PROCESS;（2）WAIT UNTIL 直到条

3、件满足格式: WAIT UNTIL 布尔表达式当进程执行到该语句时,被挂起;若布尔表达式为真时,进程将被启动.例: WAIT UNTIL (x*10)100)（3）WAIT FOR等到时间到格式: WAIT FOR 时间表达式 当进程执行到该语句时,被挂起;等待一定的时间后,进程将被启动.例: WAIT FOR 20 ns； WAIT FOR （a*（b+c）；（4）多条件WAIT 语句例: WAIT ON nmi,interrupt UNTIL (nmi=TRUE) OR (interrupt=TRUE) FOR 5 us 该等待有三个条件: 第一,信号nmi和interrupt 任何一个有

4、一次刷新动作 第二, 信号nmi和interrupt 任何一个为真 第三, 已等待5 us只要一个以上的条件被满足,进程就被启动.*注意：多条件等待时，表达式的值至少应包含一个信号量的值。(5) 超时等待例 53例 542. 断言语句(ASSERT)（主要用于仿真、调试）格式: ASSERT 条件 REPORT 输出信息SEVERITY 级别执行到断言语句时,判断条件,若条件满足就继续执行,否则输出文字串和错误级别信息.例: ASSERT (tiaojian=1)REPORT “some thing wrong”SEVERITY ERROR；3. 信号代入语句 格式: 目的信号量=信号量表达式

5、例: a=b;（注意区别小于等于）4. 变量赋值语句 格式: 目的变量:=表达式例: c:=a+d5. IF 语句三种书写格式：1) IF的门闩控制格式：IF 条件 THEN 顺序执行语句； END IF； 例55IF (a=1) THENc=b;END IF;例562) IF 语句的二选择控制格式：IF 条件 THEN 顺序执行语句； ELSE 顺序执行语句； END IF；例57ARCHITECTURE rt1 OF mux2 IS BEGIN PROCESS(a,b,sel) BEGIN IF(sel=1) THEN c=a;ELSEc=b;END IF;END PROCESS; END

6、 rt1;3）IF 语句的多选择控制 格式：IF 条件 THEN 顺序执行语句 ELSIF 条件 THEN 顺序执行语句 ： ： ELSIF 条件 THEN 顺序执行语句 ELSIF 条件 THEN 顺序执行语句 END IF；例如：58LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; ENTITY mux4 ISPORT(input :IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);sel: IN STD_LOGIC_VECTOR(1 DOWNTO 0);q: OUT STD_LOGIC); END mux4; ARCHITECTURE r

7、t1 OF mux4 IS BEGIN nn: PROCESS(input,sel) BEGIN IF (sel=00) THEN q=input(0); ELSIF (sel=01) THEN q=input(1); ELSIF (sel=10) THEN q=input(2); ELSE q顺序处理语句ENDCASE;其中WHEN的条件表达式可以有4种形式:WHEN 值=顺序处理语句WHEN 值|值|值|值=顺序处理语句WHEN 值TO 值=顺序处理语句WHEN OTHERS=顺序处理语句例:5-9 LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; EN

8、TITY mux43 IS PORT(a,b,i0,i1,i2,i3 :IN STD_LOGIC; q : OUT STD_LOGIC); END mux43; ARCHITECTURE mux4_behave OF mux43 IS SIGNAL sel: INTEGER RANGE 0 TO 3; BEGIN nn: PROCESS(a,b,i0,i1,i2,i3) BEGIN sel=0; IF (a=1) THEN sel=sel+1; END IF; IF (b=1) THEN selqqqq=i3; END CASE; END PROCESS nn;END mux4_behave;

9、例5-10 3-8译码器LIBRARY ieee;USE ieee.std_logic_1164.all;entity decoder38 is port(a,b,c,g1,g2a,g2b: in std_logic; y: out std_logic_vector(7 downto 0); end decoder38;architecture behave38 OF decoder38 issignal indata: std_logic_vector(2 downto 0);begin indatayyyyyyyyy=XXXXXXXX; end case; else y y y y y y

10、 y y y y = “xxx”;end case;end process;end behave;表5-1 优先级编码器的真值表输入输出input(7)input(6)input(5)input(4)input(3)input(2)input(1)input(0)Y2Y1Y0XXxXXxX0111XXXXXX01110XXXXx011101XXXX0111100XxX01111011xX011111010X0111111001X1111111000例512LIBRARY ieee;USE ieee.std_logic_1164.all;entity prior is port( input:

11、in std_logic_vector(7 downto 0); y: out std_logic_vector(2 downto 0); end prior;architecture be_prior OF prior isbegin process(input) begin if(input(0)=0) then y=111; elsif (input(1)=0) then y=110; elsif (input(2)=0) then y=101; elsif (input(3)=0) then y=100; elsif (input(4)=0) then y=011; elsif (in

12、put(5)=0) then y=010; elsif (input(6)=0) then y=001;elsey=000; end if; end process;end be_prior;7. LOOP语句格式一：标号: FOR循环变量 IN离散范围LOOP 顺序处理语句； END LOOP 标号;例: ASUM: FOR i IN 1 TO 9 LOOP sum=1+sum; END LOOP ASUM;例513：位奇偶校验电路 LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; ENTITY pc IS PORT(a : IN STD_LOGIC_VE

13、CTOR(7 DOWNTO 0); y : OUT STD_LOGIC); END pc; ARCHITECTURE behave OF pc IS BEGIN cbc: PROCESS(a) VARIABLE tmp: STD_LOGIC; BEGIN tmp:=0; FOR i IN 0 TO 7 LOOP tmp:=tmp XOR a(i); END LOOP; y=tmp; END PROCESS cbc; END behave;格式二： 标号: WHILE 条件 LOOP 顺序处理语句； END LOOP 标号; 在该语句中,如果条件为真,则进行循环,否则结束循环.例: I:=1；

14、sum:=0 abcd: WHILE (I10) LOOP sum:=I+sum; I:=I+1; END LOOP abcd;例514：LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; ENTITY pc IS PORT(a : IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0); y : OUT STD_LOGIC); END pc; ARCHITECTURE behave OF pc IS BEGIN cbc: PROCESS(a) VARIABLE tmp: STD_LOGIC; BEGINtmp:=0;i:=0; WHILE (i8)

15、LOOP tmp:=tmp XOR a(i); i=i+1; END LOOP; y=tmp; END PROCESS cbc; END behave;8. NEXT语句在LOOP语句中用NEXT语句跳出循环.格式: NEXT 标号WHEN 条件;NEXT语句用于控制内循环的结束.例515:PROCESS (a,b)CONSTANT max_limit: INTEGER:=255BEGIN FOR I IN 0 TO max_limit LOOP IF (done(I)=TRUE) THEN NEXT; ELSE done(I):=TRUE; END IF; q(I)=a(I) AND b(I

16、); END LOOP;END PROCESS;9. EXIT 语句 EXIT语句用于结束LOOP循环状态.格式: EXIT 标号 WHEN 条件例516: PROCESS(a)VARIABLE int_a :INTEGER;BEGIN int_a:=a FOR I=0 IN 0 TO max_limit LOOP IF (int_a=0) THEN EXIT; ELSE int_a:=int_a-1; q(I)=3.1416/REAL(a*I); END IF END LOOP; y=q;END PROCESS;二、 并发描述语句1. 进程语句在一个构造体中多个PROCESS语句可以同时并行

17、的执行,该语句有如下特点:1) 可以和其它进程语句同时执行,并可以存取构造体和实体中所定义的信号2) 进程中的所有语句都按照顺序执行3) 为启动进程,在进程中必须包含一个敏感信号表或WAIT语句4) 进程之间的通信是通过信号量来实现的2. 并发信号代入代入语句在进程中使用是顺序语句,但是在进程外即在构造体中使用就是并发语句,相当于一个进程.例: ARCHITECTURE behave OF a_var IS BEGIN Output=a(I); END behave;可以等效于: ARCHITECTURE behave OF a_var IS BEGIN ss PROCESS(a,I) BEG

18、IN Output=a(I); END PROCESS ss; END behave; 信号代入语句的右边可以是算数表达式,也可以是逻辑表达式,还可以是关系表达式,所以可以仿真加法器、乘法器、除法器、比较器和各种逻辑电路。3. 条件信号代入条件代入语句也是并发语句，它可以将符合条件的表达式代入信号量。格式：目的信号量=表达式1 WHEN 条件1 ELSE 表达式2 WHEN 条件2 ELSE 表达式3 WHEN 条件3 : ELSE 表达式n;例517:四选一电路 LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; ENTITY mux44 IS PORT(i

19、0,i1,i2,i3,a,b:IN STD_LOGIC; q : OUT STD_LOGIC); END mux44; ARCHITECTURE aa OF mux44 IS SIGNAL sel: STD_LOGIC_VECTOR(1 DOWNTO 0); BEGIN sel=b & a; q= i0 WHEN sel=00 ELSE i1 WHEN sel=01 ELSE i2 WHEN sel=10 ELSE i3 WHEN sel=11 ; END aa;4. 选择信号代入格式: WITH 表达式样 SELECT 目的信号量=表达式1 WHEN 条件1 表达式2 WHEN 条件2 :

20、表达式n WHEN 条件n;该语句很象CASE 语句.例518: LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; ENTITY mux45 IS PORT(i0,i1,i2,i3,a,b :IN STD_LOGIC; q : OUT STD_LOGIC);END mux45;ARCHITECTURE bb OF mux45 IS SIGNAL sel: INTEGER range 0 to 3;BEGIN WITH sel SELECT q=i0 WHEN 0, i1 WHEN 1, i2 WHEN 2, i3 WHEN 3;sel=0 WHEN a=0

21、AND b=0 ELSE 1 WHEN a=1 AND b=0 ELSE 2 WHEN a=0 AND b=1 ELSE 3 WHEN a=1 AND b=1 ;END bb;5. 并发过程调用语句过程调用语句可以并发执行,但要注意如下问题: 并发过程调用是一个完整的语句,在它之前可以加标号 并发过程调用语句应带有IN,OUT或INOUT的参数,他们应该列在过程名后的括号内 并发过程调用可以有多个返回值例: ARCHITECTURE. BEGINvector_to_int(z,x_flag,q);: END;等同于: ARCHITECTURE. BEGINPROCESS(z,q)BEGIN v

22、ector_to_int(z,x_flag,q); :END PROCESS; END;6. Block 语句7. 通用模块调用语句ComponentCOMPONENT 元件名PORT 说明;END COMPONENT;8端口映射语句格式: 标号名:元件名 PORT MAP(信号,);9参数传递语句LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY and2 ISGENERIC (rise,fall:TIME);PORT( a,b: in std_logic; c: out std_logic);END and2;ARCHITECTURE rt1 OF and2 ISSIGNAL internal: std_logic;BEGIN internal=a AND b;cRETURN TURE;WHEN OTHERS=NULL;END CASE; RETURN FALSE;END;