VHDL的基本语法（一）

1 VHDL基本结构

1 实体 Entity：描述所设计的系统的外部接口信号，定义电路设计中所有的输入和输出端口
2 结构体 Architecture：描述系统内部的结构和行为
3 包集合 package：存放各设模块能共享的数据类型、常数和子程序等；
4 配置 configuration：指定实体所对应的结构体
5 库 library：存放已经编译的实体、结构体、包集合和配置

VHDL的基本设计的基本设计单元结构：程序包说明、实体说明和结构体说明三部分：

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1.1 实体 Entity

实体描述了设计单元的输入输出接口信号或引脚，是设计实体经封装后对外的一个通信界面。

定义方式：
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注意：实体名由设计者自由命名，用来表示倍设计电路芯片的名称，但是必须与VHDL程序的文件名称相同。要与文件名一致

类属说明
类属为设计实体与外界通信的静态信息提供通道，用来规定端口的大小、实体中子元件的数目和实体的定时特性等

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2 结构体

结构体定义了设计单元具有的功能，描述了该基本设计单元的行为、元件和内部的连接关系；

定义方式：
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提示：

声明语句的作用：用于声明该结构体将用到的信号、数据类型、常熟、子程序和元件等。声明的内容是局部的。
功能描述语句：具有描述结构体的功能和行为。

一个实体可对应多个结构体，每个结构体代表该实体功能的不同实现方案或不同实现方式。同一时刻只有一个结构体起作用，通过configuration 决定用哪个结构体进行仿真或综合。

在结构体描述中，具体给出了输入、输出信号之间的逻辑关系。

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3 VHDL语句

3.1 并行语句

在结构体中的执行是同时进行，执行顺序与书写顺序无关。如下图所示：

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并行信号赋值

简单赋值语句
选择信号赋值语句

例子：
实现一个四乘一多路选择器，当选择信号为00 则输出信号为data0的数据，选择为01输出data1的信号，一次类推；

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程序如下：

library ieee:
use ieee.std_logic_1164.all;
entity mux is
port(data0,data1,data2,data3: in std_logic_vector(7 downto 0);sel : IN std_logic_vector(1 downto 0);dout: out std_logic_vector(7 downto 0);
);
end;
architecture dataflow of mux is
beginwith sel selectdout <= data0 when "00",data1 when "01",data2 when "10",data3 when "11","00000000" when others;	
end

3.2 进程语句

进程语句定义顺序语句模块，用于将从外部获得的信号值，或内部的运算数据向其他的信号进行赋值。

进程本身是并行语句，但内部是顺序语句
进程只有在特定的时刻（敏感信号发生变化）才会被激活。

例子1：
把clock设为敏感信号，当clock上升沿时，输出时钟就进行取反一次。
程序如下：

library ieee;
use ieee.std_logic_1164.all
entity FreDevider is 
port
(Clock: in std_logic;Clkout: out std_logic
);
end;architecture Behavior of FreDevider is
Signal Clk:std_logic;
beginprocess(C)
end

例子2：
本例子做一个自加器，每遇到一个clock的上升沿，num就自加1，加到3就自动清零，重新开始，循环及进行，还有一个复位按钮，只要检测是reset的值为1，num的数值就清零，重新开始计数。

代码如下：

library ieee;
use ieee.std_logic_1164.all;entity Counter is
port(reset: in std_logic;  // 异步时钟复位信号clock: in std_logic;	// 时钟信号num : buffer integer range 0 to 3
);
end;architecture Behavior of counter is
beginprocess(reset,clock)beginif reset="1" THENnum <= 0;elsif rising_edge(clock) THENif num = 3 THENnum <= 0;elsenum <= num + 1;end if;end if;end process;end;
end;

进程的启动：
当process的敏感信号参数表中没有列出任何敏感信号时，进程通过wait语句启动；

例子：

architecture behavior of state is
beginprocess -- 敏感信号列表为空beginwait until clock; -- 等待clock激活进程if(drive = '1') thencase output iswhen s1 => output <= s2;when s2 => output <= s3;when s3 => output <= s4;when s4 => output <= s1;end case;end if;end process;end
end

进程的注意事项
1 进程本身是并行语句，但内部为顺序语句
2 进程在敏感信号发生变化时被激活，在使用了敏感表的进程中不能含 wait语句；
3 同一进程中对同一信号多次赋值，只有最后一次生效
4 在不同进程中，不可对同一信号进行赋值
5 一个进程不可同时对时钟上下沿敏感。
6 进程中的信号赋值在进程挂起时生效的，而变量赋值是即时生效的。
7 相对于结构体而言，信号具有全局性，是进程间进行并行联系的重要途经
8 进程为综合器支持，且其建模方式直接影响仿真和综合结果，综合后对应宇进程的硬件结构对进程中所有可读入信号都是敏感的。