1、五、VHDL語(yǔ)言的順序語(yǔ)句,順序語(yǔ)句（Sequential Statements）用來(lái)實(shí)現(xiàn)模型的算法描述。,這些語(yǔ)句從多側(cè)面完整地描述數(shù)字系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)和基本邏輯功能，其中包括通信的方式、信號(hào)的賦值、多層次的元件例化以及系統(tǒng)行為等。,順序語(yǔ)句和并行語(yǔ)句是VHDL程序設(shè)計(jì)中兩大基本描述語(yǔ)句系列。,并行語(yǔ)句（Concurrent Statements）用來(lái)表示各模型算法描述之間的連接關(guān)系。,順序語(yǔ)句只能出現(xiàn)在 進(jìn)程（PROCESS） 過(guò)程（PROCEDURE） 函數(shù)（FUNCTION） 中，其它都是并行語(yǔ)句。,順序語(yǔ)句是相對(duì)于并行語(yǔ)句而言的，其特點(diǎn)是每一條順序語(yǔ)句的執(zhí)行(指仿真執(zhí)行)順序是與它們的

2、書(shū)寫(xiě)順序基本一致的，,理解,一個(gè)進(jìn)程是由一系列順序語(yǔ)句構(gòu)成的，而進(jìn)程本身屬并行語(yǔ)句。也就是說(shuō)，在同一設(shè)計(jì)實(shí)體中，所有的進(jìn)程是并行執(zhí)行的，每個(gè)進(jìn)程內(nèi)部是順序執(zhí)行的。,VHDL有如下六類(lèi)基本順序語(yǔ)句：,信號(hào)賦值語(yǔ)句 變量賦值語(yǔ)句,1、賦值語(yǔ)句,2、流程控制語(yǔ)句,3、等待語(yǔ)句,4、子程序調(diào)用語(yǔ)句,5、返回語(yǔ)句,6、空操作語(yǔ)句,IF語(yǔ)句 CASE語(yǔ)句 LOOP語(yǔ)句 NEXT語(yǔ)句 EXIT語(yǔ)句,RETURN語(yǔ)句,NULL語(yǔ)句,WAIT語(yǔ)句,過(guò)程調(diào)用 函數(shù)調(diào)用,目的變量 := 表達(dá)式；,變量的說(shuō)明和賦值限定在順序區(qū)域內(nèi)，即只能在進(jìn)程或子程序中使用，它無(wú)法傳遞到進(jìn)程之外。,目的信號(hào) = 表達(dá)式；,例：y=1

3、;,例：x:=15;,信號(hào)賦值可以在順序區(qū)域內(nèi)作順序語(yǔ)句，也可以在結(jié)構(gòu)體中當(dāng)作并行語(yǔ)句使用。,1、賦值語(yǔ)句,A、變量賦值語(yǔ)句,B、信號(hào)賦值語(yǔ)句,2、流程控制語(yǔ)句,第一種,第二種,A、IF 語(yǔ)句,IF 條件句 THEN 順序語(yǔ)句; END IF;,IF 條件句 THEN 順序語(yǔ)句; ELSE 順序語(yǔ)句; END IF；,第三種,IF 條件句1 THEN 順序語(yǔ)句1; ELSIF 條件2 THEN 順序語(yǔ)句2; ELSIF 條件n THEN 順序語(yǔ)句n; ELSE 順序語(yǔ)句n+1; END IF;,例 ：IF (SET=1) THEN c=b END IF；,例 ： IF (sel=1) THEN

4、 c=a; ELSE c=b; END IF;,例 用IF語(yǔ)句描述一個(gè)四選一電路,LIBRARY IEEE； USE IEEE. STE_LOGIC_1164.ALL; ENTITY mux4 IS PORT (input: IN STD_LOGIC_VECTOR (3 DOWNTO 0); sel: IN STD_LOGIC_VECTOR (1 DOWNTO 0); Y: OUT STD_LOGIC); END mux4;,ARCHITECTURE rt1 OF mux4 IS BEGIN PROCESS (input, sel) BEGIN IF (sel=”00”) THEN Y=inp

5、ut (0); ELSIF (Sel=”01”) THEN Y=input (1); ELSIF (Sel=”10”) THEN Y=input (2); ELSE Y=input (3); END IF; END PROCESS; END rt1;,IF語(yǔ)句不僅可用于選擇器設(shè)計(jì)，還可用于比較器，譯碼器等進(jìn)行條件控制的邏輯設(shè)計(jì)。IF語(yǔ)句中至少應(yīng)有一個(gè)條件句，條件句必須由布爾表達(dá)式構(gòu)成，條件表達(dá)式中能使用關(guān)系運(yùn)算操作及邏輯運(yùn)算操作的組合表達(dá)式。,IF語(yǔ)句顛倒條件判別次序，會(huì)引起在綜合時(shí)邏輯功能的變化，即IF語(yǔ)句判別條件不可顛倒。,IF語(yǔ)句中，先處理最起始的條件；如果不滿足，再處理下一個(gè)條件。一般

6、把條件約束最多的作為起始條件。,B、CASE 語(yǔ)句,CASE 表達(dá)式 IS When 選擇值 = 順序語(yǔ)句； When 選擇值 = 順序語(yǔ)句； . When OTHERS =順序語(yǔ)句； END CASE ；,選擇值可以有四種不同的表達(dá)方式： 單個(gè)普通數(shù)值，如6。 數(shù)值選擇范圍，如(2 TO 4)，表示取值為2、3或4。 并列數(shù)值，如35，表示取值為3或者5。 混合方式，以上三種方式的混合。,例 用CASE語(yǔ)句描述4選1多路選擇器。 LIBRARY IEEE； USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL； ENTITY MUX41 IS PORT(S1，S2： IN STD_LOGI

7、C； A，B，C，D：IN STD_LOGIC； Z： OUT STD_LOGIC)； END ENTITY MUX41；,ARCHITECTURE ART OF MUX41 IS SIGNA S ：STD_LOGIC_VECTOR(1 DOWNTO 0)； BEGIN SZZZZZ=X； END CASE； END PROCESS； END ARCHITECTURE ART；,(1) 條件句中的選擇值必須在表達(dá)式的取值范圍內(nèi)。 (2) 除非所有條件句中的選擇值能完整覆蓋CASE語(yǔ)句中表達(dá)式的取值，否則最末一個(gè)條件句中的選擇必須用“OTHERS”表示。 (3) CASE語(yǔ)句中每一條語(yǔ)句的選擇只

8、能出現(xiàn)一次，不能有相同選擇值的條件語(yǔ)句出現(xiàn)。 (4) CASE語(yǔ)句執(zhí)行中必須選中，且只能選中所列條件語(yǔ)句中的一條。這表明CASE語(yǔ)句中至少要包含一個(gè)條件語(yǔ)句。,使用CASE語(yǔ)句需注意以下幾點(diǎn)：,CASE語(yǔ)句常用來(lái)描寫(xiě)總線行為、編碼器和譯碼器的結(jié)構(gòu)。CASE語(yǔ)句與IF語(yǔ)句功能相似但CASE語(yǔ)句的可讀性好，非常簡(jiǎn)潔。,C、LOOP 語(yǔ)句,標(biāo)號(hào)： FOR 循環(huán)變量 IN 循環(huán)次數(shù)范圍 LOOP 順序語(yǔ)句; END LOOP 標(biāo)號(hào)；,用法示例： L2 :LOOP a := a+1; EXIT L2 WHEN a 10 ; - 當(dāng)a大于10時(shí)跳出循環(huán) END LOOP L2; .,（2）FOR LOOP

9、語(yǔ)句，語(yǔ)法格式如下：,（1）單個(gè)LOOP語(yǔ)句，其語(yǔ)法格式如下：,標(biāo)號(hào): LOOP 順序語(yǔ)句; END LOOP 標(biāo)號(hào) ;,標(biāo)號(hào)： WHILE 條件 LOOP 順序語(yǔ)句; END LOOP 標(biāo)號(hào)；,（3）WHILE LOOP語(yǔ)句，語(yǔ)法格式如下：,用法示例： FOR I IN 0 TO 7 LOOP Tmp:=tmp XOR a (I); END LOOP;,用法示例： FOR I IN 0 TO 7 LOOP Tmp:=tmp XOR a (I); END LOOP;,用法示例： WHILE i4 LOOP b:=b AND a(i); vout (i):=b; I:=I+1; END LOOP

10、;,D、NEXT 語(yǔ)句,NEXT； - 第一種語(yǔ)句格式 NEXT LOOP 標(biāo)號(hào)； - 第二種語(yǔ)句格式 NEXT LOOP 標(biāo)號(hào) WHEN 條件表達(dá)式； - 第三種語(yǔ)句格式,NEXT有三種用法，其語(yǔ)法格式如下：,當(dāng)LOOP 標(biāo)號(hào)缺省時(shí)，則執(zhí)行NEXT 語(yǔ)句時(shí)，即刻無(wú)條件終止當(dāng)前的循環(huán)，跳回到本次循環(huán)LOOP語(yǔ)句開(kāi)始處，開(kāi)始下一次循環(huán)，否則跳轉(zhuǎn)到指定標(biāo)號(hào)的LOOP語(yǔ)句開(kāi)始處，重新開(kāi)始執(zhí)行循環(huán)操作。若WHEN子句出現(xiàn)并且條件表達(dá)式的值為T(mén)RUE，則執(zhí)行NEXT語(yǔ)句，進(jìn)入跳轉(zhuǎn)操作，否則繼續(xù)向下執(zhí)行。,用法示例： L1： FOR CNT IN 1 TO 8 LOOP S1：A(CNT):=0； NEX

11、T WHEN (B=C)； S2 ：A(CNT+8):=0; END LOOP L1;,當(dāng)程序執(zhí)行到NEXT語(yǔ)句時(shí)，如果條件判斷式（b=c）的結(jié)果為T(mén)RUE，將執(zhí)行NEXT語(yǔ)句，并返回到L1，使cnt加1后執(zhí)行S1開(kāi)始的賦值語(yǔ)句，否則執(zhí)行S2開(kāi)始的賦值語(yǔ)句。,E、EXIT 語(yǔ)句,EXIT； - 第一種語(yǔ)句格式 EXIT LOOP 標(biāo)號(hào)； - 第二種語(yǔ)句格式 EXIT LOOP 標(biāo)號(hào) WHEN 條件表達(dá)式； - 第三種語(yǔ)句格式,EXIT有三種用法，其語(yǔ)法格式如下：,這種語(yǔ)句格式與前述的NEXT 語(yǔ)句的格式和操作功能非常相似，惟一的區(qū)別是NEXT語(yǔ)句是跳向LOOP 語(yǔ)句的起始點(diǎn)，而EXIT語(yǔ)句則是

12、跳向LOOP語(yǔ)句的終點(diǎn)。,EXIT語(yǔ)句為程序需要處理保護(hù)、出錯(cuò)和警告狀態(tài)時(shí)，提供了一種快捷、簡(jiǎn)便的調(diào)試方法。,3、等待語(yǔ)句,WAIT語(yǔ)句,WAIT； - 第一種語(yǔ)句格式 WAIT ON 信號(hào)表； - 第二種語(yǔ)句格式 WAIT UNTIL 條件表達(dá)式； - 第三種語(yǔ)句格式 WAIT FOR 時(shí)間表達(dá)式； - 第四種語(yǔ)句格式， 超時(shí)等待語(yǔ)句,EXIT有四種用法，其語(yǔ)法格式如下：,用法示例1： SIGNAL s1,s2 : STD_LOGIC; . PROCESS BEGIN . WAIT ON s1,s2 ； END PROCESS ；,WAIT ON 信號(hào)表 UNTIL 條件表達(dá)式 FOR 時(shí)間

13、表達(dá)式；,用法示例2： . Wait until enable =1;,單獨(dú)的WAIT表示永遠(yuǎn)掛起。,一般地，只有WAIT_UNTIL格式的等待語(yǔ)句可以被綜合器接受(其余語(yǔ)句格式只能在VHDL仿真器中使用) ，WAIT_UNTIL語(yǔ)句有以下三種表達(dá)方式： WAIT UNTIL 信號(hào)=Value ； - (1) WAIT UNTIL 信號(hào)EVENT AND 信號(hào)=Value; - (2) WAIT UNTIL NOT 信號(hào)STABLE AND 信號(hào)=Value; - (3),如果設(shè)clock為時(shí)鐘信號(hào)輸入端，以下四條WAIT語(yǔ)句所設(shè)的進(jìn)程啟動(dòng)條件都是時(shí)鐘上跳沿，所以它們對(duì)應(yīng)的硬件結(jié)構(gòu)是一樣的：

14、WAIT UNTIL clock =1; WAIT UNTIL rising_edge(clock) ; WAIT UNTIL NOT clockSTABLE AND clock =1; WAIT UNTIL clock =1 AND clockEVENT;,例： PROCESS BEGIN rst_loop : LOOP WAIT UNTIL clock =1 AND clockEVENT; - 等待時(shí)鐘信號(hào) NEXT rst_loop WHEN (rst=1); - 檢測(cè)復(fù)位信號(hào)rst x = a ; - 無(wú)復(fù)位信號(hào)，執(zhí)行賦值操作 WAIT UNTIL clock =1 AND clock

15、EVENT; - 等待時(shí)鐘信號(hào) NEXT rst_loop When (rst=1); - 檢測(cè)復(fù)位信號(hào)rst y = b ; - 無(wú)復(fù)位信號(hào)，執(zhí)行賦值操作 END LOOP rst_loop ; END PROCESS;,VHDL規(guī)定，已列出敏感量的進(jìn)程中不能使用任何形式的WAIT語(yǔ)句。,調(diào)用過(guò)程的語(yǔ)句格式如下： 過(guò)程名(形參名= 實(shí)參表達(dá)式 ，形參名= 實(shí)參表達(dá)式) ；,一個(gè)過(guò)程的調(diào)用將分別完成以下三個(gè)步驟：,（1）將IN和INOUT模式的實(shí)參值賦給欲調(diào)用的過(guò)程中與它們對(duì)應(yīng)的形參；,（2）執(zhí)行這個(gè)過(guò)程；,（3）將過(guò)程中IN和INOUT模式的形參值返回給對(duì)應(yīng)的實(shí)參。,4、子程序調(diào)用語(yǔ)句,A、

16、過(guò)程調(diào)用語(yǔ)句,B、函數(shù)調(diào)用語(yǔ)句,函數(shù)調(diào)用與過(guò)程調(diào)用是十分相似的，不同之處是，調(diào)用函數(shù)將返還一個(gè)指定數(shù)據(jù)類(lèi)型的值，函數(shù)的參量只能是輸入值。,5、返回語(yǔ)句,RETURN語(yǔ)句是一段子程序結(jié)束后，返回主程序的控制語(yǔ)句。它有兩種格式：,第一種格式只能用于過(guò)程，它后面一定不能有表達(dá)式；第二種格式只能用于函數(shù)，它后面必須有條件表達(dá)式，它是函數(shù)結(jié)束的必要條件，函數(shù)結(jié)束必須用RETURN語(yǔ)句。,RETURN; -第一種語(yǔ)句格式 RETURN 表達(dá)式； - 第二種語(yǔ)句格式,【例】 PROCEDURE rs (SIGNAL s , r : IN STD_LOGIC ; SIGNAL q , nq : INOUT S

17、TD_LOGIC) IS BEGIN IF ( s =1 AND r =1) THEN REPORT Forbidden state : s and r are quual to 1; RETURN ; ELSE q = s AND nq AFTER 5 ns ; nq = s AND q AFTER 5 ns ; END IF ; END PROCEDURE rs ;,【例】 FUNCTION opt (a, b, opr :STD_LOGIC) RETURN STD_LOGIC IS BEGIN IF (opr =1) THEN RETURN (a AND b); ELSE RETURN (a OR b) ; END IF ; END FUNCTION opt ;,6、空操作語(yǔ)句,空操作語(yǔ)句的語(yǔ)句格式如下： NULL;,在下例的CASE語(yǔ)句中，NULL用于排除一些不用的條件。 CASE Opcode IS WHEN 001 = tmp := rega AND regb ; WHEN 101 = tmp := rega OR regb ; WHEN 110 = tmp