數(shù)字系統(tǒng)設計與VHDL(第3版）數(shù)字系統(tǒng)設計與VHDL（第3版）第5章

VHDL結(jié)構(gòu)與要素

5.1實

體5.2結(jié)

構(gòu)

體5.3VHDL庫和程序包5.4配

置5.5子

程

序?qū)嶓w主要用于描述模塊的輸入/輸出端口，其定義格式如下。ENTITY實體名IS[GENERIC(參數(shù)名：數(shù)據(jù)類型);] --[]表示可選項[PORT(端口表);]ENDENTITY實體名;5.1實

體5.1.1類屬參數(shù)說明GENERIC(參數(shù)名1：數(shù)據(jù)類型:=數(shù)值;

參數(shù)名2：數(shù)據(jù)類型:=數(shù)值;...);例5.1用類屬說明語句設計加法器。LIBRARYIEEE;USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; --調(diào)用庫和包USEIEEE.NUMERIC_STD.all;ENTITYadderISGENERIC(width:INTEGER:=16);--定義類屬參量widthPORT(a,b:INUNSIGNED(width-1DOWNTO0);sum:OUTUNSIGNED(widthDOWNTO0));ENDENTITY;ARCHITECTUREbehavOFadderISBEGINsum<=('0'&a)+b;ENDbehav;5.1實

體5.1.2端口說明端口是實體與外部進行通信的接口，類似于電路圖符號的引腳。端口說明語句定義格式：PORT(端口名：端口模式

數(shù)據(jù)類型;{端口名：端口模式

數(shù)據(jù)類型});端口模式是指該端口的數(shù)據(jù)傳輸方向，有以下4種模式?！?IN：輸入模式，傳輸方向是從外部進入實體?！?OUT：輸出模式，傳輸方向是離開實體到實體外部?！?BUFFER：緩沖模式，緩沖模式允許信號輸出到實體外部，同時也可在實體內(nèi)部引用該端口的信號?！?INOUT：雙向模式，此模式允許信號雙向傳輸。結(jié)構(gòu)體（ARCHITECTURE）也稱為構(gòu)造體，結(jié)構(gòu)體是對實體的邏輯行為、功能或內(nèi)部構(gòu)造的具體描述。結(jié)構(gòu)體的定義格式：ARCHITECTURE結(jié)構(gòu)體名OF實體名IS[說明語句]BEGIN[功能描述語句]ENDARCHITECTURE結(jié)構(gòu)體名;5.2結(jié)

構(gòu)

體庫（LIBRARY）是已編譯數(shù)據(jù)的集合，存放程序包定義、實體定義、結(jié)構(gòu)體定義和配置定義。庫以VHDL源文件的形式存在，在綜合時綜合器可隨時讀入庫文件使用，便于設計者利用已編譯過的設計結(jié)果。常用的VHDL庫有：STD庫、WORK庫、IEEE庫、ASIC庫和用戶自定義庫等。程序包（PACKAGE）主要用來存放各個設計能夠共享的信號說明、常量定義、數(shù)據(jù)類型、子程序定義、屬性說明和元件封裝等部分。5.3VHDL庫和程序包常用VHDL庫及其程序包5.3VHDL庫和程序包配置主要用于指定實體和結(jié)構(gòu)體之間的對應關(guān)系。一個實體可以有多個結(jié)構(gòu)體，每個結(jié)構(gòu)體對應著實體的一種實現(xiàn)方案，但在每次綜合時，綜合器只能接收一個結(jié)構(gòu)體，通過配置語句可以為實體指定或配置一個結(jié)構(gòu)體。配置也可以用于指定元器件和設計實體之間的對應關(guān)系，或者為例化的各元器件實體指定結(jié)構(gòu)體，從而形成一個所希望的例化元器件層次構(gòu)成的設計。5.4配置CONFIGURATION配置名OF實體名ISFOR選配結(jié)構(gòu)體名ENDFOR;END配置名;子程序（SUBPROGRAM）是可供主程序調(diào)用并將結(jié)果返回主程序的程序模塊，從這個角度來看，VHDL程序的子程序與其他高級語言（如C語言）的子程序的概念類似。子程序是VHDL的一個程序模塊，綜合后的子程序?qū)谝粋€電路模塊，可以在VHDL程序的結(jié)構(gòu)體或程序包的任何位置對子程序進行調(diào)用，每次調(diào)用子程序都會產(chǎn)生同樣的一個電路模塊。子程序兩種類型：過程（PROCEDURE）；函數(shù)（FUNCTION）。5.5子程序過程（PROCEDURE）語句的格式：PROCEDURE過程名(參數(shù)表)--過程首PROCEDURE過程名(參數(shù)表)IS --過程體[說明部分]BEGIN

順序語句;ENDPROCEDURE過程名;5.5子程序FUNCTION函數(shù)名（參數(shù)表）RETURN數(shù)據(jù)類型--函數(shù)首FUNCTION函數(shù)名（參數(shù)表）RETURN數(shù)據(jù)類型IS--函數(shù)體說明部分];BEGIN順序語句;ENDFUNCTION函數(shù)名;函數(shù)（FUNCTION）的定義格式：5.5子程序例5.10在結(jié)構(gòu)體中定義函數(shù)。ENTITYfunc_exISPORT(d:INBIT_VECTOR(2DOWNTO0);f:OUTBIT_VECTOR(2DOWNTO0));END;ARCHITECTUREoneOFfunc_exISFUNCTIONsimp(a,b,c:BIT)RETURNBITISBEGINRETURN(aANDb)ORc;ENDFUNCTIONsimp;BEGINPROCESS(d)BEGINf(0)<=simp(d(0),d(1),d(2));f(1)<=simp(d(2),d(0),d(1));f(2)<=simp(d(1),d(2),d(0));ENDPROCESS;ENDone;5.1VHDL程序的基本結(jié)構(gòu)分成幾個部分？試簡要說明每一部分的功能。5.2說明端D模式INOUT和BUFFER的異同點。5.3寫出7490計數(shù)器的實體部分5.4寫出74151數(shù)據(jù)選擇器的實體部分