VHDL讲义第八章 VHDL语言属性描述.ppt

1、第八章 VHDL语言属性描述 属性是指关于设计实体、结构体、类型、信号等项目的指定特性。 属性提供了描述特定对象的多个侧面值的手段 信号属性在检测信号变化和建立详细的时域模型时非常重要 为什么要有属性： 电路元件需要时钟信号同步 需要控制信号控制整个电路的行为（进程的执行） 时钟信号与控制信号的使用多种多样 利用属性可以使VHDL源代码更加简明扼要，便于理解,属性,VHDL提供5类预定义属性： 1、数值类属性 2、函数类属性 3、信号类属性 4、数据类型类属性 5、数组范围类属性,8.1.1 常用数据的数值属性 主要用于返回常用数据类型、数组或是块的有关值： 例如：返回数组长度、数据类型的上下

2、界等。 常用数据类型的数值类属性： left：返回一个数据类型或子类型最左边的值。 right：返回一个数据类型或子类型最右边的值。 high：返回一个数据类型或子类型的最大值。 low：返回一个数据类型或子类型的最小值。,8.1 数值类属性,属性规则： 上下限：对数值取最大、最小值；对枚举类型数据下限取左边界值，上限取右边界值；对数组取数组区间的最大最小值。 左右边界：按书写顺序取左边或右边值。 例： SUBTYPE nat IS Natural Range 0 to 255; X:=natHIGH; -x等于255 X:=natLOW; -x等于0 X:=natRIGHT; -x等于255

3、 X:=natLEFT; -x等于0,8.1 数值类属性,PROCESS(a) TYPE bit16 IS Array(15 downto 0) OF std_logic; VARIABLE lef, rig, up, low: NATURAL; BEGIN lef:=bit16LEFT;-15 rig:=bit16RIGHT;-0 up:=bit16HIGH;-15 low:=bit16LOW;-0 END PROCESS; PROCESS(a) TYPE bit16 IS Array(0 to 15) OF std_logic; VARIABLE lef, rig, up, low: NA

4、TURAL; BEGIN lef:=bit16LEFT;-0 rig:=bit16RIGHT;-15 up:=bit16HIGH;-15 low:=bit16LOW;-0 END PROCESS;,8.1 数值类属性,在递增区间 LEFT=LOW RIGHT=HIGH,在递减区间 LEFT=HIGH RIGHT=LOW,例8-1：,例8-2 枚举类型数据数值属性描述 Architecture voltb of volta IS TYPE volt IS (uV,mV,V,kV); SUBTYPE s_volt IS volt RANGE (V DOWNTO mV); SIGNAL S1,S2,

5、S3,S4: VOLT; BEGIN S1=voltHIGH;-kV S2=voltLOW;-uV S3=s_voltLEFT;-V S4=s_voltRIGHT;-mV END voltb;,8.1 数值类属性,8.1.1 数组的数值属性 数组属性只有一个：取数组的长度值。格式： LENGTH(n); 其中n是多维数组的维数；如二维数组n=2; 对一维数组n缺省。 例8-3 一维数组数值属性描述 PROCESS(b) TYPE bit8 IS array (7 downto 0) of bit; TYPE bit31_8 IS array (31 downto 8) of bit; VARI

6、ABLE b1,b2: integer; BEGIN b1:=bit8LENGTH;-b1=8 B2:=BIT31_8LENGTH;-b2=24 END PROCESS,8.1 数值类属性,指属性以函数的形式返回有关数据类型、数组或是信号的信息。 函数类属性使用时以函数表达式的形式出现，属性根据输入的自变量值去执行函数，返回一个相应的值。该返回值可能是数组区间的某一个值，也可能是信号的变化值，或是枚举数据的位置序号等。 函数类属性分三类： 数据类型属性函数 数组类型属性函数 信号属性函数,8.2 函数类属性,8.2 函数类属性,8.2.1 数据类型属性函数 主要用来得到数据类型的各种相关信息，

7、共6种： （1）POS(X) -返回数据类型定义中输入的X值的位置序号 （2）VAL(X) -返回输入的位置序号X处的值 （3）SUCC(数据值) -返回数据类型定义中该值的下一个对应值 （4）PRED(数据值) -返回数据类型定义中该值的前一个对应值 （5）LEFTOF(数据值) -返回数据类型定义中该值的左边值 （6）RIGHTOF(数据值) -返回数据类型定义中该值的右边值 对于递增区间： SUCC(x) = RIGHTOF(x) PRED(x) = LEFTOF(x) 对于递减区间： SUCC(x) = LEFTOF(x) PRED(x) = RIGHTOF(x),8.2 函数类属性,

8、例8-4 PACKAGE w_pack IS TYPE week IS (sun, mon, tue, wed, thu, fri, sat); TYPE r_week IS week RANGE sat DOWNTO sun; END w_pack; 求自定义类型的属性： weekSUCC(mon)-得tue weekPRED(mon)-得sun weekLEFTOF(mon)-得sun week RIGHTOF(mon)-得tue r_weekSUCC(mon)-得tue r_weekPRED(mon)-得sun r_weekLEFTOF(mon)-得tue r_week RIGHTOF(

9、mon)-得sun,8.2 函数类属性,8.2.2 数组属性函数 主要用来得到数组的信息。共有4种属性： （1）LEFT (n) -得到n区间的左端边界号 （2）RIGHT(n) -得到n区间的右端边界号 （3）HIGH(n) -得到n区间的高端边界号 （4） LOW(n) -得到n区间的低端边界号 其中n表示数组的区间序号（即维数）。当n=1时可以缺省，默认为一维数组。 在递减区间 LEFT=HIGH RIGHT=LOW 在递增区间 LEFT=LOW RIGHT=HIGH,TYPE matrix IS ARRAY(0 TO 7, 15 DOWNTO 0) OF std_logic； i =

10、matrix left (1);- i = 0; i = matrix right (1);- i = 7; i = matrix high (1);- i = 7; i = matrix low (1);- i = 0; i = matrix left (2);- i = 15; i = matrix right (2);- i = 0; i = matrix high (2);- i = 15; i = matrix low (2);- i = 0;,8.2 函数类属性,8.2.3 信号类型属性函数 主要用来得到信号的各种行为功能信息：包括信号值的变化、信号变化后经过的时间、变化前的信号值

11、等。共有5种属性： （1）EVENT -当前很短的时间内信号发生了变化，则返回TRUE，否则返回FALSE。 （2）ACTIVE -当前信号等于1，则返回TRUE，否则返回FALSE。 （3）LAST_EVENT -返回信号从前一个事件发生到现在的时间值。 （4）LAST_VALUE -返回信号在最近一个事件发生以前的值 （5）LAST_ACTIVE -返回信号从上一次等于1到现在的时间值,8.2 函数类属性,1 属性函数EVENT和 LAST_VALUE EVENT主要用来检测脉冲信号的正跳变或负跳变边沿，也可以检查信号是否刚发生变化并且正处于某一个电平值。 例7-9 D触发器时钟脉冲上升沿

12、的检测 library ieee; use ieee.std_logic_1164.all; entity dff IS PORT(d,clk: IN cal_resist std_logic; q: OUT std_logic); end dff ; ARCHITECTURE dff OF dff IS BEGIN PROCESS(clk) BEGIN IF clk=1 AND clkEVENT THEN q = d; END IF; END PROCESS; END dff;,2 属性函数 LAST_ EVENT 例8-10 D触发器建立时间的检测 library ieee; use ie

13、ee.std_logic_1164.all; entity dff IS GENERIC(setup_time,hold_time: TIME); PORT(d,clk: IN cal_resist std_logic; q: OUT std_logic); end dff ; ARCHITECTURE dff_behav OF dff IS BEGIN Setup_check:PROCESS(clk) BEGIN IF clkLAST_VALUE =0 AND clkEVENT THEN ASSERT(dLAST_EVENT = setup_time) REPORT “SETUP VIOLA

14、TON” SEVERITY ERROR; END IF;,8.2 函数类属性,END PROCESS; Dff_process: PROCESS(clk) BEGIN IF clkLAST_VALUE=0 AND clkEVENT THEN q = d; END IF; END PROCESS; END dff_behav ;,8.2 函数类属性,根据所加属性的信号去建立一个新的信号，称信号类属性。 信号类属性有4种： DELAYED(t) : t 为时间表达式，该属性将产生一个特别的延迟信号，该信号使主信号按t确定的时间产生附加的延迟。新信号与主信号类型相同。该属性可以用来检查信号的保持时间

15、。 STABLE(t) : 当所加属性的信号在时间t内没有发生变化，则返回true,否则返回false. 该属性中当t=0时可以得到与属性EVENT相反的值。 QUIET(t) : 信号在时间t内不活跃，则返回true,否则返回false。典型应用是用来对中断优先处理机制进行建模。 TRANSACTION: 所加属性的信号活跃时将对所建立的bit数据取反。,8.3 信号类属性,8.3 信号类属性,1 属性 DELAYED(t) 可以用DELAYED(t) 属性的信号建立一个延迟信号附加在该信号上。 例8-11 二输入与门附加延迟的描述,8.3 信号类属性,library ieee; use i

16、eee.std_logic_1164.all; entity and2 IS GENERIC (a_ipd, b_ipd, c_opd: TIME); PORT(a, b: IN cal_resist std_logic; c: OUT std_logic); end and2 ; ARCHITECTURE int_signals OF and2 IS SIGNAL inta, intb : std_logic; BEGIN inta = TRANSPORT a AFTER a_ipd; intb = TRANSPORT b AFTER b_ipd; c = inta AND intb AFT

17、ER c_opd; END int_signals ; ARCHITECTURE attr OF and2 IS BEGIN c = aDELAYED(a_ipd) AND bDELAYED(b_ipd) AFTER c_opd; END attr;,8.3 信号类属性,还可以用DELAYED(t) 属性检测信号的保持时间。 例8-12 D触发器的保持时间检测的描述 library ieee; use ieee.std_logic_1164.all; entity dff IS GENERIC(setup_time,hold_time: TIME); PORT(d,clk: IN cal_re

18、sist std_logic; q: OUT std_logic); end dff ; ARCHITECTURE dff_behav OF dff IS BEGIN Setup_check:PROCESS(clk) BEGIN IF clkLAST_VALUE =0 AND clkEVENT THEN ASSERT(dLAST_EVENT = setup_time) REPORT “SETUP VIOLATON” SEVERITY ERROR; END IF;,8.3 信号类属性,hold_check:PROCESS(clkDELAYED(2*hold_time) BEGIN IF (clk

19、DELAYED(hold_time*2) = 1) AND (clkDELAYED(hold_time*2) EVENT) then ASSERT (dLAST_EVENT = 0 ns) OR (dLAST_EVENT hold_time) ) REPORT “HOLD VIOLATON” SEVERITY ERROR; END IF; END PROCESS; Dff_process: PROCESS(clk) BEGIN IF clkLAST_VALUE=0 AND clkEVENT THEN q = d; END IF; END PROCESS; END dff_behav ;,8.3

20、 信号类属性,2 属性 STABLE（TIME） 可以用STABLE（TIME） 属性确定在指定的时间内，参考信号是否变化从而返回一个布尔值，可以用这个布尔值赋给另外一个信号，使这个信号产生变化。 例8-13 信号属性STABLE（TIME）的描述 LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; ENTITY exam IS PORT(a: IN std_logic; b: OUT std_logic); END ENTITY; ARCHITECTURE pulse OF exam IS BEGIN b = aSTABLE(10 ns); END PULSE;,8.3 信号类属性,图8-4 属性STABLE 得到的输入输出波形,如果属性STABLE（TIME）中TIME 的时间值为0（也是默认值），则时间值可以没有。则可以检测信号的边沿。,8.3 信号类属性,3 属性 QUIET（TIME） 可以用QUIET（TIME） 属性确定在指定的时间内，参考信号是否变化从而返回一个布尔值，可以用这个布尔值赋给另外一个信号，使这个信号产生变化。,8.3 信号类属性,WHEN int5 = END CASE; lock_out = FALSE; END PROCESS; END TEST,8.3 信