VLSI设计课件三硬件描述语言VHDL.pptxVIP

VLSI设计课件三硬件描述语言VHDLVHDL简介VHDL基本语法VHDL设计方法VHDL设计实例VHDL设计工具与仿真目录CONTENCT01VHDL简介VHDL的起源和历史1987年，VHDL被IEEE标准协会采纳，成为IEEE标准编号为1076的硬件描述语言标准。VHDL起源于1982年，由美国国防部为描述电子系统而开发。随着电子系统复杂性的增加，VHDL在硬件设计领域的应用越来越广泛。VHDL的特点和优度抽象强大的模拟能力强大的库支持强大的仿真工具VHDL使用高级描述语言，允许设计者在较高的抽象层次上描述电路结构和行为。VHDL具有强大的模拟功能，能够模拟电路的行为和性能。VHDL拥有丰富的库，包括各种基本元件、逻辑门、存储器等，方便设计者使用。VHDL具有多种仿真工具，能够进行功能仿真和时序仿真，方便验证设计的正确性。VHDL的应用领域数字电路设计VHDL广泛应用于数字电路设计，如微处理器、数字信号处理器、FPGA等。集成电路设计在集成电路设计中，VHDL用于描述和验证电路的行为和性能。系统级设计在系统级设计中，VHDL用于描述和验证整个系统的行为和性能。02VHDL基本语法实体100%80%80%语法格式实体描述示例entityentity_nameis[generic_map];port(port_name:mode[constraint]);endentity;实体用于描述电路的输入和输出端口。entityAND2isport(A,B:instd_logic;Y:outstd_logic);endentity;结构体结构体描述语法格式示例结构体用于描述电路的内部实现。architecturearchitecture_nameofentity_nameis[architecture_declarations];begin[architecture_body];endarchitecture;architectureBehavioralofAND2isbeginY=AandB;endarchitecture;库和程序包库库用于存放常用的类型、函数、操作符等。程序包程序包用于将相关的类型、函数、操作符等组织在一起。语法格式librarylibrary_name;uselibrary_name.package_name;示例libraryIEEE;useIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;数据类型01如std_logic、std_logic_vector等。标准数据类型02如record、type等。用户定义的数据类型如enumeration。03枚举类型如array。数组类型04如pointer。指针类型05运算符逻辑运算符01and、or、not。关系运算符02=、/=、、、=、=。算术运算符03+、-、*、/、mod。位运算符04、~、^、、。移位运算符05sll、srl、slA。属性数值属性如size、left、right等。逻辑属性如is_X等。03VHDL设计方法自顶向下设计方法概念从系统总体功能和规格开始，逐步细化设计，直到实现电路的物理设计。优点有利于系统功能的早期验证，可以早期发现问题并进行修改，避免设计返工。自顶向下设计方法实施步骤021.确定系统功能和规格。01032.高层次的系统描述和模拟。自顶向下设计方法3.模块划分和设计。014.详细设计和模拟。025.电路布局和布线。03层次化设计方法概念将复杂的设计按照功能和结构划分为多个模块，每个模块可以独立设计、仿真和测试。优点有利于多人协同设计和项目管理，可以并行工作，提高设计效率。层次化设计方法2.系统模块划分。031.确定系统功能和规格。02实施步骤01层次化设计方法3.模块设计和仿真。4.模块集成和系统仿真。5.电路布局和布线。行为描述方法概念使用高级语言对电路的行为进行描述，不涉及具体的电路实现细节。优点有利于复杂电路的行为模拟和验证，可以快速建立模型并进行仿真测试。行为描述方法01实施步骤021.确定电路功能和行为。032.使用高级语言编写行为描述代码。行为描述方法3.进行行为模拟和验证。4.根据仿真结果进行设计优化。04VHDL设计实例组合逻辑电路设计实例总结词详细描述通过实例展示如何使用VHDL进行组合逻辑电路设计。组合逻辑电路是数字电路中最基本的类型，其特点是输入信号的变化立即反映在输出信号上。以下是一个简单的VHDL组合逻辑电路设计实例，如一个2输入的AND门组合逻辑电路设计实例```vhdl01libraryIEEE;02useIEEE.STD_LOGIC_1164.AL