VHDL编程：从基础到实践-优快云博客

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背景简介

在数字电路设计中，VHDL语言是一种强大的硬件描述语言，用于模拟、测试和设计电子系统。本篇博客将通过《数字逻辑电路》一书的第4章节内容，深入理解VHDL编程的基础知识，包括实体和架构的创建、布尔函数和数字逻辑电路的实现，以及如何在VHDL程序中声明和使用数据对象。

实体, 架构和VHDL操作符

在VHDL中，实体(entity)定义了硬件组件的接口，而架构(architecture)则描述了该组件的行为。通过PR 1.52和PR 1.53的示例，我们学习了如何定义布尔函数f1和f2，并将它们的VHDL实现集成到完整的程序中。

architecture example_arc of example_1_5 is
begin
    f1<= (a and not (b)) or c;
    f2<= a and b and (not(c));
end example_arc;

上述代码展示了如何在架构中使用VHDL操作符实现布尔函数，并通过实体的端口声明与外部电路连接。

数据对象

VHDL编程中的数据对象包括信号(signal)、变量(variable)和常量(constant)，它们用于存储值。在VHDL中，每种数据对象都有其特定的声明语法和使用场景。

常量对象

常量对象的值一旦被声明后，就不能通过程序更改。例如，下面的代码段展示了如何声明常量对象，并指定了其数据类型和初始值。

constant my_constant: integer:=32;
constant my_flag: std_logic:=’1’;

信号对象

信号对象通常声明在架构的声明部分。信号可以带有初始值，也可以不带。信号对象用于表示电路中的连线，其值可以在架构的行为部分被更新。

变量对象

变量对象在顺序程序段中声明，如函数、过程和进程内。变量对象的值可以在程序执行中被改变。

实现数字逻辑电路

通过示例1.7，我们学习了如何将给定的数字逻辑电路转换为VHDL程序。程序中包括了实体的声明、架构的定义，以及中间布尔函数的实现。

library IEEE;
use IEEE.std_logic_1164.all;

entity logic_circuit is
    port ( x: in std_logic; 
           y: in std_logic;
           z: in std_logic;
           f: out std_logic );
end logic_circuit;

architecture logic_flow of logic_circuit is
    signal g, h: std_logic;
begin
    g<=x and y; 
    h<=not(y) and z;
    f<=g or h;
end logic_flow;

在上述代码中，我们首先定义了一个实体，指定了输入输出端口。然后在架构中声明了信号g和h，并通过VHDL操作符实现了布尔函数f。