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1概述 VHDL是一種快速的電路設計工具，功能涵蓋 了電路描述、電路合成、電路仿真等三大電路設計工作。目前廣泛使用的軟件有Altera公司出品的 MAX+PLUSII，Xinlinx公司的Foundation等。 VHDL語(yǔ)言中有兩種基本的語(yǔ)句命令：并行同 時(shí)語(yǔ)句命令以及順序語(yǔ)句命令。兩者之間最大的不同點(diǎn)是，并行同時(shí)語(yǔ)句命令就像是電路板的動(dòng)作方 式，不論幾個(gè)命令，是一次且同時(shí)執行，產(chǎn)生結果；順序語(yǔ)句命令類(lèi)似一般的程序語(yǔ)言，如BASIC 等的執行方式，是一次一個(gè)命令，且依書(shū)寫(xiě)方式由上而下地執行。 并行同時(shí)語(yǔ)句命令主要有以下幾種表達方式： 直接設置語(yǔ)句(使用<=運算符)、條件式信號設置語(yǔ)句(When-Else)與選擇式信號設置語(yǔ)句 (With-Select-When)等； 順序語(yǔ)句命令主要有以下幾種表達方式：Pro cess(過(guò)程)、If-Else(判斷比較)、Wait Until(等待)、Case-Is-When(描述選擇)等。 熟練而靈活地使用上述兩類(lèi)命令，可以節省大 量的工作量，使程序簡(jiǎn)單直觀(guān)、可讀性增強而且有利于提高程序的編譯執行效率。 在數據通信過(guò)程中，同位器與同位檢查器常用 于數據糾錯。本文就以一個(gè)簡(jiǎn)單偶同位產(chǎn)生器(Even Parity Bit Generator)真值表功能的實(shí)現方法來(lái)探討上述表達方式選擇問(wèn)題，以及編程 過(guò)程中的注意事項。 2編程舉例 例：試設計VHDL程序完成如表1偶同位器的 真值表功能：
分析：由真值表可以看出，所要實(shí)現的是一個(gè)由三個(gè)數據位、一個(gè)同位位組成的偶同位產(chǎn)生器功 能。不難得出各位之間的簡(jiǎn)單邏輯關(guān)系：P=S0S1S2 。但是本文的主要目的在于通過(guò)此例闡述如何靈活運用不同的基本表達式設置信號，因此 某些可能更加簡(jiǎn)單的方法以及比較高級一點(diǎn)語(yǔ)句本文不予詳細討論。 解： (注：VHDL語(yǔ)言中使用“--”作為注釋符號) library ieee; ①u(mài)se ieee.std_logic_1164.all; use ieee.std_logic_arith.all; use ieee.std_logic_unsigned. all; ENTITY hf is --假設建立的芯片電路名稱(chēng)以及保存后的文件名為“hf”； Port ( s: in std_logic_vector(2 downto 0); z: out std_logic --最后一個(gè)管腳定義命令后面，不可加分號； ); end hf; --應該保證電路單元名稱(chēng)與存盤(pán)的文件名一致，否則編譯時(shí) 出錯； ARCHITECTURE a OF hf IS Begin --以上是本例題解答過(guò)程中的公共部分，其后分別接各解法語(yǔ)句。 --****************************** --解法1： 使用“hen -Else”表達方式② z<=‘0’when (s="000") else --此語(yǔ)句只能將s的各個(gè)值分開(kāi)寫(xiě)，而不能寫(xiě)成如下形式： 0’ when (s="011") else -- z<=‘0’ when (s="000" or s="011" or s="110" or s="111") 0’ when (s="110") else -- else ‘1’; ‘0’ when (s="111") else ‘1’ when (s="001") else ‘1’ when (s="001") else ‘1’ when (s="001") else ‘1’; End a; --解法2： 使用揥ith -Select -When表達方式： With s Select z<=‘0’ when "000", --注意：除了最后一句的語(yǔ)句結束標志是分號外，其余各句均是逗號； ‘0’ when "011", ‘0’ when "110", ‘0’ when "111", -- when后選擇信號的值也只能分別列出，不可寫(xiě)成組合條件形式。 ‘1’ when others; End a; --解法3：使用“If-Else”表達方式： Process --If-Else語(yǔ)句必須要與process配合使用； Begin --Process中此句必不可少，否則編譯時(shí)出錯； if s="000" or s="011" or s="110" or s="111" then --If后若為組合條件可用括號也可不用； z<=‘0’; else z<=‘1’; end if; end process; End a; --解法4：使用“Case-Is-When”表達方式： Process --“Case-Is-When”也只能與“Process”配合使用； Begin case s is when "000"|"011"|"110"|"111" => --此處不能將“|”改成“or”但可以像解法1或解法1或解法2那樣將不同信號值分開(kāi)寫(xiě)； when others=> --When句末尾是“=>”而不是逗號或者分號。 z<=‘1’; end case; end process; End a; 備注： (1) VHDL語(yǔ)言對所有字母的大小寫(xiě)狀態(tài)不敏感，關(guān)鍵在于語(yǔ)句要正確規范。 (2) 在VHDL語(yǔ)言中，所使用的標點(diǎn)符號均是英文標點(diǎn)符號。凡是設置單個(gè)的信號值均需使用 單引號，而設置序列信號值必須使用雙引號。(3) 請參看相關(guān)資料。 3討論 3.1本例能否使用“Wait Until”表達方式 很遺憾，類(lèi)似此例的情況不能使用這個(gè)語(yǔ) 句。起碼筆者經(jīng)過(guò)多次嘗試之后均沒(méi)有通過(guò)編譯檢查。但是在使用此語(yǔ)句時(shí)應該注意以下事項： (1) Wait Until 后面緊接的語(yǔ)句中不能出現序列信號的值，例如不能寫(xiě)成如下形式： Wait Until s="000" 也不能寫(xiě)成組合條件形式(無(wú)論是否使用括號)： Wait Until s="000" or s="011" or s="110" or s="111" (2) 使用此表達方式編寫(xiě)程序代碼時(shí)，不能設定輸出引腳的初始值(通過(guò)第三方信號傳遞也不 行，但是在進(jìn)行仿真時(shí)可以設定初始輸出值)，不能寫(xiě)成如下形式： …… s: in std_logic; …… Architecture a of hf is Begin z<=0; --就算z的初、終值通過(guò)兩個(gè)常量信號(如c=‘0’，d=‘1 ’)傳遞 Process --也不行，因為z不能規定兩個(gè)狀態(tài)。否則編譯時(shí)出錯； Begin wait until s=‘0’; --此處也不可以寫(xiě)成序列信號形式，更不能使用邏輯運算符將其 z<=1; --寫(xiě)成組合條件形式。Wait Until語(yǔ)句不支持組合條件。 End process; END a; 3.2更簡(jiǎn)單的實(shí)現方法 順序語(yǔ)句除了前文所敘的幾種基本表達方式以 外，還有一種循環(huán)語(yǔ)句：For-Loop；而并行同時(shí)語(yǔ)句也還有方塊語(yǔ)句(Block)、組件定義(Component)與組件映像(Port Map)等多個(gè)模塊化語(yǔ)法。而使用“For-Loop”編寫(xiě)此類(lèi)有重復動(dòng)作需求的代碼無(wú)疑是最簡(jiǎn)單直觀(guān)的： …… Architecture a OF hf IS Begin Process(s) Variable Tmp: Std_Logic; Begin Tmp:=‘0’； For I In 0 to 2 Loop Tmp:=Tmp XOR s(I); End Loop; Z<=s & Tmp; End Process; End a; 其他更加簡(jiǎn)單的方法，限于篇幅與本文主 旨，在此就不予深究了。 4結束語(yǔ) 從以上不同解法可以看出，各種基本的表達方式均有各自的特點(diǎn)：采用“When -Else”表達式(解法1)與“When -Else-When”表達式(解法2)編寫(xiě)編寫(xiě)代碼的優(yōu)點(diǎn)是直觀(guān)，但是代碼很多，欲實(shí)現復 雜的功能時(shí)工作量將會(huì )很大；采用“IF-Else”表達式(解法4)編寫(xiě)代碼的優(yōu)點(diǎn)是直觀(guān)與簡(jiǎn)單并舉，尤其是允許使用由邏輯運算符(And、Or等等)寫(xiě)成的組合條件更是精簡(jiǎn)了不少代碼。另外，在編寫(xiě)VHDL程序的過(guò)程中，不同的 表達式中，表示語(yǔ)句結束的符號是不同的，這一點(diǎn)在 我們學(xué)習和使用VHDL的過(guò)程中值得特別留意。 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
