第3节__VHDL的描述风格(改)

第三节VHDL的描述风格 VHDL语言是通过结构体具体描述整个设计实体的逻辑功能 通常结构体有四种不同的描述方式 行为描述方式 behavior 数据流描述方式 dataflow 或寄存器RTL描述方式 结构化描述方式 structural 以及混合描述方式 VHDL通过这四种不同的描述方式从不同的侧面描述结构体的功能 前三种是最基本的描述方式 他们组合起来就成为混合描述方式 下面以一位全加器为例来说明这四种描述风格 例1一位全加器的VHDL描述 LIBRARYIEEE USEIEEE STD LOGIC 1164 ALL ENTITYadderIS 全加器实体描述PORT a b ci INSTD LOGIC sum co OUTSTD LOGIC ENDENTITYadder ARCHITECTUREff1OFadderIS 全加器结构体说明BEGINPROCESS a b ci VARIABLEn INTEGER BEGINn 0 IF a 1 THENn n 1 ENDIF IF b 1 THENn n 1 ENDIF IF ci 1 THENn n 1 ENDIF IF n 0 THENsum 0 co 0 ELSIF n 1 THENsum 1 co 0 ELSIF n 2 THENsum 0 co 1 ELSEsum 1 co 1 ENDIF ENDPROCESS ENDff1 这种算法只体现输入输出之间转换的行为 不包含任何结构的信息 这种描述风格称为行为描述风格 行为描述主要使用函数 过程和进程语句 以算法形式描述数据的变换和传送 行为描述方式的优点在于只需要描述清楚输入与输出的行为 而不需要花费更多的精力关注设计功能的门级实现 行为描述是VHDL最重要的逻辑描述方式 是VHDL编程的核心 方法二观察真值表可以得到 LIBRARYIEEE USEIEEE STD LOGIC 1164 ALL ENTITYadderIS 全加器实体描述PORT a b ci INSTD LOGIC sum co OUTSTD LOGIC ENDENTITYadder ARCHITECTUREff2OFadderIS 全加器结构体说明BEGINsum aXORbXORc co aANDb OR bANDc OR aANDc ENDff2 这种算法是按输出的逻辑表达式来描述的 称为数据流描述风格 数据流描述主要使用并行的信号赋值语句 既显示地表示了该设计单元的行为 又隐含了设计单元的结构 方法三分层次设计方法思路 先进行底层文件半加器的设计 再通过调用半加器来设计顶层文件全加器 LIBRARYIEEE USEIEEE STD LOGIC 1164 ALL ENTITYh adder1IS 半加器的实体描述PORT a b INSTD LOGIC co so OUTSTD LOGIC ENDENTITYh adder1 ARCHITECTUREfh1OFh adder1IS 半加器的结构体描述BEGINso aXORb co aANDb ENDARCHITECTUREfh1 LIBRARYIEEE USEIEEE STD LOGIC 1164 ALL ENTITYor2aIS 或门的实体描述PORT a b INSTD LOGIC c OUTSTD LOGIC ENDENTITYor2a ARCHITECTUREoneOFor2aIS 或门的结构体描述BEGINc aORb ENDARCHITECTUREone LIBRARYIEEE USEIEEE STD LOGIC 1164 ALL ENTITYf adderIS 全加器实体描述PORT ain bin cin INSTD LOGIC cout sum OUTSTD LOGIC ENDENTITYf adder ARCHITECTUREff1OFf adderIS 全加器的结构体说明COMPONENTh adder1 调用半加器的说明PORT a b INSTD LOGIC CO SO OUTSTD LOGIC ENDCOMPONENT COMPONENTor2a 调用或门的说明PORT a b INSTD LOGIC c OUTSTD LOGIC ENDCOMPONENT SIGNALd e f STD LOGIC BEGINu1 h adder1PORTMAP a ain b bin co d so e u2 h adder1PORTMAP a e b cin co f so sum u3 or2aPORTMAP a d b f c cout ENDARCHITECTUREff1 结构化描述方式就是在多层次的设计中 高层次的设计可以调用低层次的设计模块 或直接用门电路设计单元来构成一个复杂逻辑电路的方法 利用结构化描述方法将已有的设计成果方便地用于新的设计中 能大大提高设计效率 在结构化描述中 建模的焦点是端口及其互连关系 结构化描述的建模步骤如下 1 元件说明 2 元件例化 3 元件配置元件说明用于描述局部接口 元件例化是要相对于其他元件来放置该元件 元件配置用于指定元件所用的设计实体 由方法三可见 对于一个复杂的电子系统 可以将其分解为若干个子系统 每个子系统再分解成模块 形成多层次设计 这