数字电路的 VHDL 设计 组合电路设计
基本门电路的设计(采用数据流设计 ) 基本门电路表达简单逻辑关系,采用简单的赋值语句就能方 便地实现;没有必要采用更复杂的结构. 反相器 y <= not a 4 输入与非 y <= not (a0 and a1and a2 and a3); 与或非 y <= not((a1 and a2) or( a3 and a4)) ; 为了表达门电路的延迟时间,可以设置中间信号,利用 after 语句表达延迟时间; 为了表达出上升时间和下降时间的 不同,可以采用条件赋值语句: 例:3 输入端异或门 ;
y = a⊕b⊕c
参见 p.417 表 5-46 library ieee; use ieee.std_logic_1164.all; entity kxor3 is port (a, b, c: in std_logic; y: out std_logic); end kxor3;
architecture rtl of kxor3 is signal y1: std_logic; begin y1<= a xor b xor c ; y<= y1 after 3 ns when y1='1' else y1 after 5 ns when y1='0' ; end rtl; 要点:采用中间变量以推迟信号的赋值时间; 改变上述程序中的赋值语句可以构成各类基本门电路; 对基本门电路延迟时间的设计能够较真实地模拟电路信 号传输的实际情况,分析时序步骤的正确性,避免竞争冒险; 但此类语句对电路综合没有效果; 基本组合功能电路 三态缓冲器(三态驱动器) 对数据总线的共享:每一时刻只有一个器件使能; 对于三态门的描述通常采用条件语句进行: 例: 4 输入与非 y <= not (a0 and a1and a2 and a3); 改为: y1 <= not (a0 and a1and a2 and a3); y<=y1 when en='1' else 'Z' ; 单向总线控制 74x541 p.272 图 5-57
例:单向总线缓冲器 library ieee; use ieee.std_logic_1164.all; entity k74541 is port(a:in std_logic_vector(7 downto 0); g1,g2:in std_logic; y:out std_logic_vector(7 downto 0)); end k74541; architecture d of k74541 is signal en:std_logic; begin en<=not (g1 or g2); y'Z'); end d; 双向总线控制 74x245 p.273 图 5-58
例: 74245 双向总线缓冲器 library ieee; use ieee.std_logic_1164.all; entity k74245 is port(a,b:inout std_logic_vector(7 downto 0); dir,g:in std_logic); end k74245; architecture dfl of k74245 is begin b<=a when (g = '0') and (dir = '0') else "ZZZZZZZZ"; a'Z'); end dfl; 注意:双向总线在功能仿真时的输入设置 a 和 b 的输入不要同时存在;
设置 a 的输入,应将 b 的输入设置为"ZZZZ" (高阻) ; 转换传输方向时,应该以双向阻塞作为间隔;
数据选择器 MUX 电路中控制数据流动最为常用的手段; 根据控制量的数值由多路数据中选择一路输出; 数据流设计中的选择代入能够非常直观地表达 MUX 的概 念; 例 p.410 表 5-428 位 4 路 8 位数据选择器的数据流设计 library ieee; use ieee.std_logic_1164.all; entity mux4in8b is port (s: in std_logic_vector(1 downto 0); a,b,c,d: in std_logic_vector(1 to 8); y: out std_logic_vector( 1 to 8)); end mux4in8b; architecture rtl of mux4in8b is begin with s select y 'U') when others; end rtl; 采用行为设计中的 case 语句也可以很方便地设计 MUX:
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数字电路的
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