VHDL结构与要素.ppt

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1、EDA技术实用教程,第9章 VHDL结构与要素,9.1 实 体,9.1.1 实体语句结构,9.1 实 体,9.1.2 参数传递说明语句,9.1 实 体,9.1.2 参数传递说明语句,9.1 实 体,9.1.2 参数传递说明语句,9.1 实 体,9.1.3 参数传递映射语句,9.1 实 体,9.1.3 参数传递映射语句,9.1 实 体,9.1.3 参数传递映射语句,9.1 实 体,9.1.4 端口说明语句,9.2 结 构 体,1.结构体的一般语言格式,2.结构体说明语句,9.2 结 构 体,3.功能描述语句结构,进程语句 信号赋值语句 子程序调用语句 元件例化语句,9.3 子程序,9.3.1 函

2、数,9.3 子程序,9.3.1 函数,接下页,9.3 子程序,9.3.1 函数,接上页,9.3 子程序,9.3.1 函数,9.3 子程序,9.3.1 函数,9.3 子程序,9.3.2 重载函数,接下页,9.3 子程序,9.3.2 重载函数,接上页,接下页,9.3 子程序,9.3.2 重载函数,接上页,9.3 子程序,9.3.2 重载函数,接下页,9.3 子程序,9.3.2 重载函数,接上页,9.3 子程序,9.3.3 转换函数,9.3 子程序,9.3.3 转换函数,9.3 子程序,9.3.3 转换函数,9.3 子程序,9.3.3 转换函数,接下页,9.3 子程序,9.3.3 转换函数,接上页,

3、9.3 子程序,9.3.4 决断函数,决断函数不可综合，主要用于VHDL仿真中解决信号被多个驱动源驱动时，驱动信号间的竞争问题。当多个驱动源都同时产生一个处理事项，只有其中一个驱动源的信号值能赋给被驱动的信号。决断函数输入一般是单一变量，多个驱动源的信号值组成非限定数组，多个信号驱动源，其信号值组成的未限定数组可依次类推。决断函数调用后返回的是单一信号值，称决断信号值。,9.3 子程序,9.3.5 过程,9.3 子程序,9.3.5 过程,9.3 子程序,9.3.5 过程,9.3 子程序,9.3.5 过程,9.3 子程序,9.3.5 过程,9.3 子程序,9.3.6 重载过程,9.4 VHDL库

4、,9.4.1 库的种类,1.IEEE库,std_logic_1164 Numeric_BitNumeric_Std Math _Real Math _Complex,2.STD库,3.WORK库,4.VITAL库,9.4 VHDL库,9.4.2 库的用法,9.5 VHDL程序包,9.5 VHDL程序包,9.5 VHDL程序包,9.5 VHDL程序包,（1）STD_LOGIC_1164程序包。（2）STD_LOGIC_ARITH程序包。（3）STD_LOGIC_UNSIGNED和STD_LOGIC_SIGNED程序包。（4）STANDARD和TEXTIO程序包。,9.6 配置,9.7 VHDL文

5、字规则,9.7.1 数字,整数：,实数：,9.7 VHDL文字规则,9.7.2 字符串,“B”、“O”、“X”,9.7 VHDL文字规则,9.7.3 标识符及其表述规则,9.7 VHDL文字规则,9.7.4 下标名,9.8 数 据 类 型,标量型(Scalar Type)：包括实数类型、整数类型、枚举类型、时间类型。复合类型(Composite Type)：可以由小的数据类型复合而成，如可由标量型复合而成。复合类型主要有数组型(Array)和记录型(Record)。存取类型(Access Type)：为给定的数据类型的数据对象提供存取方式。文件类型(Files Type)：用于提供多值存取类型

6、。,9.8 数 据 类 型,9.8.1 VHDL预定义数据类型,1.布尔类型,2.位数据类型,3.位矢量类型,9.8 数 据 类 型,9.8.1 VHDL预定义数据类型,4.字符类型,5.整数类型,6.实数类型,21474836472147483647,9.8 数 据 类 型,9.8.1 VHDL预定义数据类型,7.字符串类型,8.时间类型,9.8 数 据 类 型,9.8.1 VHDL预定义数据类型,9.文件类型,9.8 数 据 类 型,9.8.2 IEEE预定义标准逻辑位与矢量,1.标准逻辑位数据类型,2.标准逻辑矢量数据类型,9.8 数 据 类 型,9.8.3 其他预定义标准数据类型,1.

7、无符号数据类型,9.8 数 据 类 型,9.8.3 其他预定义标准数据类型,2.有符号数据类型,9.8 数 据 类 型,9.8.4 数据类型转换示例,9.8 数 据 类 型,9.8.4 数据类型转换示例,9.8 数 据 类 型,9.8.4 数据类型转换示例,9.8 数 据 类 型,9.8.4 数据类型转换示例,9.8 数 据 类 型,9.8.4 数据类型转换示例,9.8 数 据 类 型,9.8.4 数据类型转换示例,9.9 VHDL操作符,9.9.1 逻辑操作符,逻辑操作符(Logical Operator)关系操作符(Relational Operator)算术操作符(Arithmetic

8、Operator)符号操作符(Sign Operator)重载操作符(Overloading Operator)。,9.9 VHDL操作符,9.9.1 逻辑操作符,9.9 VHDL操作符,9.9.1 逻辑操作符,9.9 VHDL操作符,9.9.1 逻辑操作符,9.9 VHDL操作符,9.9.1 逻辑操作符,9.9 VHDL操作符,9.9.2 关系操作符,“=”(等于)、“/=”(不等于)、“”(大于)、“=”(大于等于)和“=”(小于等于),9.9 VHDL操作符,9.9.2 关系操作符,9.9 VHDL操作符,9.9.2 关系操作符,9.9 VHDL操作符,9.9.3 算术操作符,9.9 V

9、HDL操作符,9.9.3 算术操作符,1.求和操作符,9.9 VHDL操作符,9.9.3 算术操作符,1.求和操作符,9.9 VHDL操作符,9.9.3 算术操作符,2.求积操作符,*(乘)、/(除)、MOD(取模)、RED(取余),3.符号操作符,“+”和“”,4.混合操作符,“*”“ABS”,9.9 VHDL操作符,9.9.3 算术操作符,5.移位操作符,SLL、SRL、SLA、SRA、ROL、ROR,习题,9-1 说明实体、设计实体的概念。9-2 举例说明GENERIC说明语句和GENERIC映射语句有何用处。9-3 说明端口模式INOUT和BUFFER有何异同点。9-4 什么是重载？重

10、载函数有何用处？9-5 在STRING、TIME、REAL、BIT数据类型中，VHDL综合器支持哪些类型？9-6 详细说明例9-29中的语句作用和程序实现的功能。9-7 表达式C=A+B中，A、B和C的数据类型都是STD_LOGIC_VECTOR，是否能直接进行加法运算？说明原因和解决方法。9-8 VHDL中有哪三种数据对象？详细说明它们的功能特点以及使用方法，举例说明数据对象与数据类型的关系。9-9 能把任意一种进制的值向一整数类型的数据对象赋值吗？如果能，怎样做？,习题,9-10 判断下列VHDL标识符是否合法，如果有误则指出原因：160FA，1012F，8789，8356，2010101

11、074HC245，74HC574，CLR/RESET，IN 4/SCLK，D1009-11 数据类型BIT、INTEGER和BOOLEAN分别定义在哪个库中？哪些库和程序包总是可见的？9-12 函数与过程的设计与功能有什么区别？调用上有什么区别？9-13 回答有关BIT和BOOLEAN数据类型的问题：（1）解释BIT和BOOLEAN类型的区别。（2）对于逻辑操作应使用哪种类型？（3）关系操作的结果为哪种类型？（4）IF语句测试的表达式是哪种类型？,习题,9-14 运算符重载函数通常要调用转换函数，以便能够利用已有的数据类型。下面给出一个新的数据类型AGE，并且下面的转换函数已经实现：funct

12、ion CONV_INTEGER(ARG:AGE)return INTEGER;仿照本章中的示例，利用此函数编写一个“+”运算符重载函数，支持下面的运算：SIGNAL a，c:AGE;.c B时E=1；当AB时F=1。第一种设计方案是常规的比较器设计方法，即直接利用关系操作符进行编程设计；第二种设计方案是利用减法器来完成，通过减法运算后的符号和结果来判别两个被比较值的大小。对两种设计方案的资源耗用情况进行比较，并给以解释。9-16 利用循环语句和移位操作符实现移位相加方式的纯组合电路8位乘法器设计。,实验与设计,9-1 乐曲硬件演奏电路设计（1）实验目的：（2）实验原理：,实验与设计,9-1

13、乐曲硬件演奏电路设计（1）实验目的：（2）实验原理：,实验与设计,9-1 乐曲硬件演奏电路设计（3）实验内容1：（4）实验内容2：（5）实验内容3：（6）实验内容4：（7）实验内容5：（8）实验内容6：（9）实验内容7：（10）实验报告：5E+系统的演示文件：/KX_7C5EE+/EXPERIMENTs/EXP4_Music/。,实验与设计,9-1 乐曲硬件演奏电路设计（3）实验内容1：（4）实验内容2：（5）实验内容3：（6）实验内容4：（7）实验内容5：（8）实验内容6：（9）实验内容7：（10）实验报告：5E+系统的演示文件：/KX_7C5EE+/EXPERIMENTs/EXP4_Mus

14、ic/。,实验与设计,9-1 乐曲硬件演奏电路设计（3）实验内容1：（4）实验内容2：（5）实验内容3：（6）实验内容4：（7）实验内容5：（8）实验内容6：（9）实验内容7：（10）实验报告：5E+系统的演示文件：/KX_7C5EE+/EXPERIMENTs/EXP4_Music/。,实验与设计,9-1 乐曲硬件演奏电路设计（3）实验内容1：（4）实验内容2：（5）实验内容3：（6）实验内容4：（7）实验内容5：（8）实验内容6：（9）实验内容7：（10）实验报告：5E+系统的演示文件：/KX_7C5EE+/EXPERIMENTs/EXP4_Music/。,实验与设计,9-2 数字彩色液晶显

15、示控制电路设计（1）实验任务1：基于5E+系统的基本控制演示示例是：/KX_7C5EE+/EXPERIMENTs/EXP13_COLOR_LCD/（2）实验任务2：（3）实验任务3：（4）实验任务4：（5）实验任务5：（6）实验任务6：演示示例：/KX_7C5EE+/DEMOs/EXPL9_Super_Mario2/,和/DEMOs/EXP7_LCD_light_GAME/。,实验与设计,9-3 GPS应用的通信电路设计实验任务：参考GPS模块使用文件：/KX_7C5EE+/GPS文件。常用的GPS模块是UART通信方式。可以用两种方式读取GPS模块中的数据：1、软件方式。可以根据实验6-8，

16、使用FPGA中的8051核与GPS通信，并将数据用液晶显示出来；2、硬件方式，即不使用任何CPU。可以根据实验7-6的原理设计UART硬件特性模块，读取GPS模块的数据，并显示于数码管或液晶屏上。演示示例：/KX_7C5EE+/EXPERIMENTs/EXP16_KX8051_FTEST_RS232/和/EXP17_KX8051_GPS_FTEST/。,实验与设计,9-3 GPS应用的通信电路设计实验任务：演示示例：/KX_7C5EE+/EXPERIMENTs/EXP16_KX8051_FTEST_RS232/和/EXP17_KX8051_GPS_FTEST/。,9-4 VGA动画图像显示控制

17、电路设计实验任务：相关演示示例有：鼠标控制的VGA显示游戏：/KX_7C5EE+/DEMOs/EXPL12_PS2Mouse_VGA_GAME/；键盘控制的两个游戏：/KX_7C5EE+/DEMOs/EXPL1_VGA_GAME_ARK/；和/EXPL2_VGA_GAME_pong/；32位简单CPU设计：/KX_7C5EE+/DEMOs/EXPL16_MIPS_COMPUTER_VGA/。,实验与设计,9-5 PS2键盘控制模型电子琴电路设计（1）实验原理：,实验与设计,9-5 PS2键盘控制模型电子琴电路设计（1）实验原理：,实验与设计,9-5 PS2键盘控制模型电子琴电路设计（2）实验内

18、容：此实验基于5E+系统的示例演示：/KX_7C5EE+/DEMOs/EXPL12_PS2Mouse_VGA_GAME/。PS/2鼠标接5E+系统的上方的PS/2接口，再接VGA显示器，按键K8复位；移动鼠标即可在VGA上显示鼠标光标，并做游戏。,实验与设计,9-6 乒乓球游戏电路设计(1)实验内容1：演示文件：/KX_7C5EE+/DEMOs/EXPL15_PINPANG_GAME/PINPANG。(2)实验内容2：。,9-7 基于CPLD的FPGA PS模式编程配置控制电路设计（1）实验目的：（2）实验原理：（3）实验任务1：（4）实验任务2：示例评估板和示例演示程序：/KX_7C5EE+/DEMOs/EXPL17_FPGA_PS_CONFIG/,实验与设计,9-8 基于M9K RAM型LPM移位寄存器设计,9-9 基于FT245BM的USB通信控制模块设计实验任务：示例评估板和示例演示程序：/KX_7C5EE+/EXPERIMENTs/EXP38_USB_FT245/,