VHDL 硬件描述语言 Very high speed integration circuits HDL 起源： 1985 年，美国国防部提出计划； 1987 年成为 IEEE1076 标准； 1993 年进一步修订完善； 是目前标准化程度最高，适应性最广的 HDL 语言； 特点： 全方位硬件描述—从系统到电路 多种描述方式—适应层次化设计 数据类型丰富，语法严格清晰 串行和并行通用，物理过程清楚 与工艺结构无关，可用于各类 EDA 工具 VHDL 的设计要点 用于描述硬件连接的结构性程序，采用文本文件编写 硬件电路模型：电路模块，具有外部接口和内部结构 VHDL用程序模块表达硬件模块 ： 设定外部端口 设计内部结构 VHDL 的程序结构 VHDL程序由模块构成，每个模块对应于一个电路块； 模块由三部分组成： 库和包 library（设计资源） 实体 entity （外部端口） 构造体 architecture （内部结构） P.269 图4-52 例 1 inhibit gate ( p.269 表 4-26) library ieee; use ieee.std_logic_1164.all; entity inhibit is port ( x,y: in std_logic ; z: out std_logic); end inhibit; architecture rtl of inhibit is begin z<='1' when x='1' and y='0' else '0'; end rtl; 实体 实体基本格式 p.270 表 4-27 entity entity-name is port (signal-name : mode signal-type; …… signal-name : mode signal-type); end entity-name; 实体以 entity 实体名 is 开始，以 end 实体名; 结束。 实体的主要内容为端口（port）说明; 要点：实体名、信号名、信号模式、信号类型 实体名、信号名 英文字母和数字构成，字母开头； 可在名称中使用单个下划线符号_ ； 字母不分大小写； 名称应具有意义，方便记忆； 名称不能重复使用； 进行编译时，文件名和项目名必须与实体名相同； 信号模式 每个端口信号都必须规定信号模式； 信号模式规定信号流动的方向； 常用信号模式： in 信号由该端口输入 out 信号由该端口输出 inout 双向端口，通常由三态门控制 buffer 输出端口，但模块内可以使用该信号 buffer 信号只能定义在两个端口之间； buffer 信号连接的端口模式都应为 buffer； 信号类型： 所有信号都必须规定其类型； 数字电路设计中最常用的类型为： std_logic 单个逻辑量 std_logic_vector 逻辑数组、总线逻辑量 其他语法要点 除了第一行 entity … is 以外，每一句以分号“； ”结 束 ； 编写程序时，一行可以含若干句（以分号间隔），一句 也可以写若干行； 在一句结束后，可以用“--”符号后接说明文字，这些文 字用于帮助理解程序，不会对编译产生影响； 单词之间必须使用空格；并列信号间使用逗号； 实体编写示例 4 选 1 数据选择器 kmux4 方式 1 entity kmux4 is port ( d0,d1,d2,d3: in std_logic; a0,a1 : in std_logic; s : in std_logic; y : out std_logic); end kmux4; 方式 2 entity kmux4 is port ( d: in std_logic_vector (0 to 3); a : in std_logic_vector (1 downto 0); s : in std_logic; y : out std_logic); end kmux4; 类属说明 generic 实体中可以设置类属说明语句，通常位于 port 语句之前； 类属是对端口界面常数的说明，类属值可以由实体外部重新 设定； 基本格式 generic(constant-name : constant-type: =constant-value ; …… constant-name : constant-type: =constant-value) ; 例 : n 选 1 数据选择器 entity kmux_n is generic(n:integer:=4; m:integer:=2); port ( d: in std_logic_vector (n-1 downto 0); a : in std_logic_vector (m-1 downto 0); s : in std_logic; y : out std_logic); end kmux_n; MAX+PLUS Ⅱ的文本输入方式 1 建立文件 打开文本编辑器 （Text Eidor） ， 选择 file/save as 建立.vhd 文件；文件名一定要与所设计电路的模块名称（entity 名） 完全一致； 2 输入 VHDL 程序； （或由其他文本编辑器复制过来） 3 程序的检查编译 选择 file/project/set project to current file，为当 前文件建立项目； 选择 asigne/devi ce: MAX7000/AUTO,为编译目标指定 PLD 器件； 选择 对程序进行保存、检查； 根据检查提示错误对程序进行修改，直到完成检查； 使用编译器对程序进行编译； 选择 file/create de fault symbol 将所设计电路保存为符 号文件（模块），在以后的设计中，可以像调用其他元件一样 调用此模块； 作业： 为 mf 库中的下列 74 系列集成电路编写实体： 74138 74148 74161 74194 实体名和各端口名均采用库中已规定的名称；