1概述

　　VHDL是一種快速的電路設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)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語言中有兩種基本的語句命令：并行同 時(shí)語句命令以及順序語句命令。兩者之間最大的不同點(diǎn)是，并行同時(shí)語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(zhí)行，產(chǎn)生結(jié)果；順序語句命令類似一般的程序語言，如BASIC等的執(zhí)行方式，是一次一個(gè)命令，且依書寫方式由上而下地執(zhí)行。

　　并行同時(shí)語句命令主要有以下幾種表達(dá)方式： 直接設(shè)置語句(使用<=運(yùn)算符)、條件式信號設(shè)置語句(When-Else)與選擇式信號設(shè)置語句(With-Select-When)等；

　　順序語句命令主要有以下幾種表達(dá)方式：Pro cess(過程)、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命令，可以節(jié)省大 量的工作量，使程序簡單直觀、可讀性增強(qiáng)而且有利于提高程序的編譯執(zhí)行效率。

　　在數(shù)據(jù)通信過程中，同位器與同位檢查器常用 于數(shù)據(jù)糾錯(cuò)。本文就以一個(gè)簡單偶同位產(chǎn)生器(Even Parity Bit Generator)真值表功能的實(shí)現(xiàn)方法來探討上述表達(dá)方式選擇問題，以及編程 過程中的注意事項(xiàng)。

　　2編程舉例

　　例：試設(shè)計(jì)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(xiàn)的是一個(gè)由三個(gè)數(shù)據(jù)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單邏輯關(guān)系：P=S0S1S2 。但是本文的主要目的在于通過此例闡述如何靈活運(yùn)用不同的基本表達(dá)式設(shè)置信號，因此 某些可能更加簡單的方法以及比較高級一點(diǎn)語句本文不予詳細(xì)討論。

　　解：(注：VHDL語言中使用“--”作為注釋符號)

　　library ieee; ①

　　use ieee.std_logic_1164.all;

　　use ieee.std_logic_arith.all;

　　use ieee.std_logic_unsigned.

　　all;

　　ENTITY hf is --假設(shè)建立的芯片電路名稱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(yīng)該保證電路單元名稱與存盤的文件名一致，否則編譯時(shí) 出錯(cuò)；

　　ARCHITECTURE a OF hf IS

　　Begin --以上是本例題解答過程中的公共部分，其后分別接各解法語句。

　　--******************************

　　--解法1：使用“hen -Else”表達(dá)方式②

　　z<=‘0’when (s="000") else --此語句只能將s的各個(gè)值分開寫，而不能寫成如下形式：

　　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(dá)方式：

　　With s Select

　　z<=‘0’ when "000", --注意：除了最后一句的語句結(jié)束標(biāo)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，不可寫成組合條件形式。

　　‘1’ when others;

　　End a;

　　--解法3：使用“If-Else”表達(dá)方式：

　　Process--If-Else語句必須要與process配合使用；

　　Begin --Process中此句必不可少，否則編譯時(shí)出錯(cuò)；

　　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(dá)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寫；

　　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語言對所有字母的大小寫狀態(tài)不敏感，關(guān)鍵在于語句要正確規(guī)范。

　　(2) 在VHDL語言中，所使用的標(biāo)點(diǎn)符號均是英文標(biāo)點(diǎn)符號。凡是設(shè)置單個(gè)的信號值均需使用 單引號，而設(shè)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(dá)方式

　　很遺憾，類似此例的情況不能使用這個(gè)語 句。起碼筆者經(jīng)過多次嘗試之后均沒有通過編譯檢查。但是在使用此語句時(shí)應(yīng)該注意以下事項(xiàng)：

　　(1) Wait Until 后面緊接的語句中不能出現(xiàn)序列信號的值，例如不能寫成如下形式：

　　Wait Until s="000" 也不能寫成組合條件形式(無論是否使用括號)：

　　Wait Until s="000" or s="011" or s="110" or s="111"

　　(2) 使用此表達(dá)方式編寫程序代碼時(shí)，不能設(shè)定輸出引腳的初始值(通過第三方信號傳遞也不 行，但是在進(jìn)行仿真時(shí)可以設(shè)定初始輸出值)，不能寫成如下形式：

　　……

　　s: in std_logic;

　　……

　　Architecture a of hf is

　　Begin

　　z<=0; --就算z的初、終值通過兩個(gè)常量信號(如c=‘0’，d=‘1 ’)傳遞

　　Process --也不行，因?yàn)閦不能規(guī)定兩個(gè)狀態(tài)。否則編譯時(shí)出錯(cuò)；

　　Begin

　　wait until s=‘0’; --此處也不可以寫成序列信號形式，更不能使用邏輯運(yùn)算符將其

　　z<=1; --寫成組合條件形式。Wait Until語句不支持組合條件。

　　End process;

　　END a;

　　3.2更簡單的實(shí)現(xiàn)方法

　　順序語句除了前文所敘的幾種基本表達(dá)方式以 外，還有一種循環(huán)語句：For-Loop；而并行同時(shí)語句也還有方塊語句(Block)、組件定義(Component)與組件映像(Port Map)等多個(gè)模塊化語法。而使用“For-Loop”編寫此類有重復(fù)動(dòng)作需求的代碼無疑是最簡單直觀的：

　　……

　　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;

　　其他更加簡單的方法，限于篇幅與本文主 旨，在此就不予深究了。

　　4結(jié)束語

　　從以上不同解法可以看出，各種基本的表達(dá)

　　方式均有各自的特點(diǎn)：采用“When -Else”表達(dá)式(解法1)與“When -Else-When”表達(dá)式(解法2)編寫編寫代碼的優(yōu)點(diǎn)是直觀，但是代碼很多，欲實(shí)現(xiàn)復(fù) 雜的功能時(shí)工作量將會(huì)很大；采用“IF-Else”表達(dá)式(解法4)編寫代碼的優(yōu)點(diǎn)是直觀與簡單并舉，尤其是允許使用由邏輯運(yùn)算符(And、Or等等)寫成的組合條件更是精簡了不少代碼。

　　另外，在編寫VHDL程序的過程中，不同的 表達(dá)式中，表示語句結(jié)束的符號是不同的，這一點(diǎn)在 我們學(xué)習(xí)和使用VHDL的過程中值得特別留意。

　　參考文獻(xiàn)

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　　[2]李廣軍、孟憲元.可編程ASIC設(shè)計(jì)及應(yīng)用.成都:電子科技大學(xué)出版社.2000-10

　　[3]徐志軍等.大規(guī)模可編程邏輯器件及其應(yīng)用.成都:電子科技大學(xué)出版社.2000-11

　　[4]何鋒 男，1979年出生，本科，研究方向?yàn)橛布枋稣Z言設(shè)計(jì)，嵌入式系統(tǒng)開發(fā)。