[经济学]第3章 VHDL编程基础A.ppt

3.2 VHDL程序基本结构 3.2.1 VHDL程序设计举例 当我们使用一个集成芯片时，根据数字电子技术的知识，我们至少需要了解三个方面的信息：① 该芯片符合什么规范，是谁生产的，是否大家认可；② 该芯片有多少管脚，每个管脚是输入还是输出，每个管脚对输入/输出有什么要求；③ 该芯片各管脚之间的关系，以及能完成什么逻辑功能。 相应地，当我们使用VHDL语言设计一个硬件电路时，我们至少需要描述三个方面的信息：① 设计是在什么规范范围内设计的，亦即此设计符合某个设计规范，能得到大家的认可，这就是库、程序包使用说明；② 所设计的硬件电路与外界的接口信号，这就是设计实体的说明；③ 所设计的硬件电路其内部各组成部分的逻辑关系以及整个系统的逻辑功能，这就是该设计实体对应的结构体说明。 1．设计思路 根据数字电子技术的知识，我们知道，74LS00是一个四—2输入与非门，亦即该芯片由四个2输入与非门组成，因此我们设计时可先设计一个2输入与非门(如图3.1(a)所示)，再由四个2输入与非门构成一个整体——MY74LS00(如图3.1(b)所示)。 2．VHDL源程序 1) 2输入与非门NAND2的逻辑描述 -- IEEE库及其中程序包的使用说明 LIBRARY IEEE； USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL； --实体NAND2的说明 ENTITY NAND2 IS PORT(A，B：IN STD_LOGIC； Y：OUT STD_LOGIC)； END ENTITY NAND2； --实体NAND2的结构体ART1的说明 ARCHITECTURE ART1 OF NAND2 IS BEGIN Y=A NAND B； END ARCHITECTURE ART1； 2) MY74LS00的逻辑描述 -- IEEE库及其中程序包的使用说明 LIBRARY IEEE； USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL； --实体MY74LS00的说明 ENTITY MY74LS00 IS PORT(A1，B1，A2，B2，A3，B3，A4，B4：IN STD_LOGIC； Y1，Y2，Y3，Y4： OUT STD_LOGIC)； END ENTITY MY74LS00； --实体MY74LS00的结构体ART2的说明 ARCHITECTURE ART2 OF MY74LS00 IS --元件调用声明 COMPONENT NAND2 IS PORT(A，B：IN STD_LOGIC； Y：OUT STD_LOGIC)； END COMPONENT NAND2； --元件连接说明 BEGIN U1：NAND2 PORT MAP(A=A1，B=B1，Y=Y1)； U2：NAND2 PORT MAP(A=A2，B=B2，Y=Y2)； U3：NAND2 PORT MAP(A3， B3， Y3)； U4：NAND2 PORT MAP(A4， B4， Y4)； END ARCHITECTURE ART2； 3．说明与分析 (1) 整个设计包括两个设计实体，分别为NAND2和MY74LS00，其中，实体MY74LS00为顶层实体。 (2) 实体NAND2定义了2输入与非门NAND2的引脚信号A、B(输入)和Y(输出)，其对应的结构体ART1描述了输入与输出信号间的逻辑关系，即将输入信号A、B与非后传给输出信号端Y。 (3) 实体MY74LS00及对应的结构体ART2描述了一个如图3.1(b)所示的四—2输入与非门。由其结构体的描述可以看到，它是由四个2输入与非门构成的。 (4) 在MY74LS00接口逻辑VHDL描述中，根据图3.1(b)右侧的MY74LS00的原理图，实体MY74LS00定义了引脚的端口信号属性和数据类型。 (5) 在结构体ART2中，COMPONENT→END COMPONENT 语句结构对所要调用的NAND2元件作了声明。 (6) 实体MY74LS00引导的逻辑描述也是由三个主要部分构成的，即库、程序包使用说明，实体说明和结构体。 3.2.2 VHDL程序的基本结构 一个相对完整的VHDL程序(或称为设计实体)具有如图3.2所示的比较固定