vhdl期末考试复习题

VHDL复习一．问答题1信号赋值语句在什么情况下作为并行语句？在什么情况下作顺序语句？信号赋值和变量赋值符号分别是什么？两种赋值符号有什么区别？●信号赋值语句在进程外作并行语句，并发执行，与语句所处的位置无关。

信号赋值语句在进程内或子程序内做顺序语句，按顺序执行，与语句所处的位置有关。

●信号赋值符号为“<=”变量赋值用“:=”。

信号赋值符号用于信号赋值动作，不立即生效。

变量，赋值符号用于变量赋值动作，立即生效。

2进程的敏感信号表指的是什么？简述敏感信号表在进程中的作用？●进程的“敏感信号表”也称敏感表，是进程的激活条件，可由一个或多个信号组成，各信号间以“，”号分隔。

当敏感信号表中的任一个信号有事件发生，即发生任意变化，此时，进程被激活，进程中的语句将从上到下逐句执行一遍，当最后一条语句执行完毕之后，进程即进入等待挂起状态，直到下一次敏感表中的信号有事件发生，进程再次被激活，如此循环往复。

3什么是库、程序包、子程序、过程调用和函数调用？●库和程序包用来描述和保存元件、类型说明和子程序等，以便在其它设计中通过其目录可查询、调用。

子程序由过程和函数组成。

在子程序调用过程中，过程能返回多个变量，函数只能返回一个变量。

若子程序调用的是一个过程，就称为过程调用，若子程序调用的是一个函数，则称为函数调用。

过程调用、函数调用都是子程序调用。

二．改错题1.已知sel为STD_LOGIC_VECTOR(1 DOWNTO 0)类型的信号，而a、b、c、d、q均为STD_LOGIC类型的信号，请判断下面给出的CASE语句程序片段：●CASE sel IS●WHEN“00”=>q<=a；●WHEN“01”=>q<=b；●WHEN“10”=>q<=c；●WHEN“11”=>q<=d；●END CASE；●答案：CASE语句缺“WHEN OTHERS”语句。

2.已知data_in1, data_in2为STD_LOGIC_VECTOR(15 DOWNTO 0) 类型的输入端口，data_out 为STD_LOGIC_VECTOR(15 DOWNTO 0)类型的输出端口，add_sub为STD_LOGIC类型的输入端口，请判断下面给出的程序片段：●LIBRARY IEEE；●USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL；●ENTITY add IS●PORT（data_in1, data_in2：IN INTEGER；●data_out：OUT INTEGER）；●END add；●ARCHTECTURE add_arch OF add IS●CONSTANT a:INTEGER<=2；●BEGIN●data_out<=( data_in1+ data_in2) * a；●END addsub_arch；答案：常量声明时赋初值的“<=”符号应改用“:=”符号。

3.已知Q为STD_LOGIC类型的输出端口，请判断下面的程序片段：●ARCHITECTURE test_arch OF test IS●BEGIN●SIGNAL B：STD_LOGIC；●Q<= B；END test_arch答案：信号SIGNAL的声明语句应该放在BEGIN语句之前。

4.已知A和Q均为BIT类型的信号，请判断下面的程序片段：●ARCHITECTURE archtest OF test IS●BEGIN●CASE A IS●WHEN ‘0’=>Q<=‘1’；●WHEN ‘1’=>Q<=‘0’；●END CASE；●END archtest；答案：CASE语句应该存在于进程PROCESS内。

三．程序设计1@4位二进制并行加法器的源程序ADDER4B.VHDLIBRARY IEEE；USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL；USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL；ENTITY ADDER4B IS --4位二进制并行加法器PORT(CIN：IN STD_LOGIC；--低位进位A：IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0)；--4位加数B：IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0)；--4位被加数S：OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0)；--4位和CONT：OUT STD_LOGIC)；END ADDER4B；ARCHITECTURE ART OF ADDER4B ISSIGNAL SINT：STD_LOGIC_VECTOR(4 DOWNTO 0)；SIGNAL AA，BB：STD_LOGIC_VECTOR(4 DOWNTO 0)；BEGINAA<='0'& A；--将4位加数矢量扩为5位，为进位提供空间BB<='0'& B；--将4位被加数矢量扩为5位，为进位提供空间SINT<=AA+BB+CIN ；S<=SINT(3 DOWNTO 0)；CONT<=SINT(4)；END ART；2@ 8位二进制加法器的源程序ADDER8B.VHDLIBRARY IEEE；USE IEEE_STD.LOGIC_1164.ALL；USE IEEE_STD.LOGIC_UNSIGNED.ALL：ENTITY ADDER8B IS--由4位二进制并行加法器级联而成的8位二进制加法器PORT(CIN：IN STD_LOGIC；A：IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0)；B：IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0)；S：OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0)；COUT：OUT STD_LOGIC)；END ADDER8B；ARCHICTURE ART OF ADDER8B ISCOMPONENET ADDER4B--对要调用的元件ADDER4B的界面端口进行定义PORT(CIN：IN STD_LOGIC；A：IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0)；B：IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0)；S：OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0)；CONT：OUT STD_LOGIC)；END COMPONENT ；SIGNAL CARRY_OUT：STD_LOGIC；--4位加法器的进位标志BEGINU1：ADDER4B --例化(安装)一个4位二进制加法器U1 PORT MAP(CIN=>CIN，A=>A(3 DOWNTO 0)，B=>B(3 DOWNTO0)，S=>S(3 DOWNTO 0)，COUT=>CARRY_OUT)；U2：ADDER4B --例化(安装)一个4位二进制加法器U2PORT MAP(CIN=>CARRY_OUT，A=>A(7 DOWNTO 4)，B=>B(7 DOWNTO 4)，S=>S (7 DOWNTO 4)；CONT=>CONT)；END ART；3.@触发器和缓冲器D触发器：Process(clk) beginif(clk’event and clk=‘1’) thenq <= d;end if;end process;缓冲器：Process(clk)beginif(clk=‘1’) thenq <= d;end if;end process;T触发器：Process(clk)beginif(clk’event and clk=‘1’) then if(t = ‘1’) thenq <= not(q);elseq <= q;end if;end if; end process;4.@16位锁存器的源程序LIBRARY IEEE；USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL；ENTITY REG16B IS --16位锁存器PORT (CLK：IN STD_LOGIC；--锁存信号CLR：IN STD_LOGIC；--清零信号D：IN STD_LOGIC_VECTOR (8 DOWNTO 0) --8位数据输入Q：OUT STD_LOGIC_VECTOR(15 DOWNTO 0))；--16位数据输出END REG16B；ARCHITECTURE ART OF REG16B ISSIGNAL R16S：STD_LOGIC_VECTOR(15 DOWNTO 0)；--16位寄存器设置BEGINPROCESS (CLK，CLR)BEGINIF CLR = '1' THEN R16S<= "0000000000000000"；--异步复位信号ELSIF CLK'EVENT AND CLK = '1' THEN--时钟到来时，锁存输入值R16S(6 DOWNTO 0)<=R16S(7 DOWNTO 1)；--右移低8位R16S(15 DOWNTO 7)<=D；--将输入锁到高能位END IF；END PROCESS；Q<=R16S；END ART；5@8位右移寄存器的源程序SREG8B.VHDLIBRARY IEEE；USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL；--8位右移寄存器ENTITY SREG8B ISPORT (CLK：IN STD_LOGIC；LOAD ：IN STD _LOGIC；BIN：IN STD_LOGIC_VECTOR(7DOWNTO 0)；QB：OUT STD_LOGIC )；END SREG8B；ARCHITECTURE ART OF SREG8B ISSIGNAL REG8B：STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0)；BEGINPROCESS (CLK，LOAD)BEGINIF CLK'EVENT AND CLK= '1' THENIF LOAD = '1' THEN REG8<=DIN；--装载新数据ELSE REG8(6 DOWNTO0)<=REG8(7 DOWNTO 1)；--数据右移END IF；END IF；END PROCESS；QB<= REG8 (0)；--输出最低位END ART；6@8位乘法器的源程序LIBRARY IEEE；USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL；--8位乘法器顶层设计ENTITY MULTI8X8 ISPORT(CLK：IN STD_LOGIC；START：IN STD_LOGIC；--乘法启动信号，高电平复位与加载，低电平运算A：IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0)；--8位被乘数B：IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0)；--8位乘数ARIEND：OUT STD_LOGIC；--乘法运算结束标志位DOUT：OUT STD_LOGIC_VECTOR(15 DOWNTO 0))；--16位乘积输出END MULTI8X8；ARCHITECTURE ART OF MULTI8X8 ISCOMPONENT ARICTL --待调用的乘法控制器端口定义PORT(CLK：IN STD_LOGIC；START：IN STD_LOGIC；CLKOUT：OUT STD_LOGIC；RSTALL：OUT STD_LOGIC；ARIEND：OUT STD_LOGIC)；END COMPONENT；COMPONENT ANDARITH --待调用的控制与门端口定义PORT(ABIN：IN STD_LOGIC；DIN：IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0)；DOUT：OUT_STD_LOGIC_VECTOR( 7 DOWNTO 0) )；END COMPONENT；COMPONENT ADDER8B --待调用的8位加法器端口定义COMPONENT SREG8B --待调用的8位右移寄存器端口定义．．．COMPONENT REG16B --待调用的16右移寄存器端口定义．．．SIGNAL GNDINT：STD_LOGIC；SIGNAL INTCLK：STD_LOGIC；SIGNAL RSTALL：STD_LOGIC；SIGNAL QB：STD_LOGIC；SIGNAL ANDSD：STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0)；SIGNAL DTBIN：STD_LOGIC_VECTOR(8 DOWNTO 0)；SIGNAL DTBOUT：STD_LOGIC_VECTOR(15 DOWNTO 0)；BEGINDOUT<=DTBOUT；GNDINT<= '0'；U1：ARICTL PORT MAP(CLK=>CLK，START=>START，CLKOUT=>INTCLK，RSTALL=>RSTALL，ARIEND=>ARIEND)；U2：SREG8B PORT MAP(CLK=>INTCLK，LOAD=>RSTALL.DIN=>B，QB=>QB)；U3：ANDARITH PORT MAP(ABIN=>QB，DIN=>A，DOUT=>ANDSD)；U4：ADDER8B PORTMAP(CIN=>GNDINT，A=>DTBOUT(15 DOWNTO 8)，B=>ANDSD，S=>DTBIN(7 DOWNTO 0)，COUT =>DTBIN(8))；U5：REG16B PORT MAP(CLK =>INTCLK，CLR=>RSTALL，D=>DTBIN，Q=>DTBOUT)；END ART；7@有时钟使能的十进制计数器的源程序LIBRARY IEEE；USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL；--有时钟使能的十进制计数器ENTITY CNT10 ISPORT (CLK：IN STD_LOGIC； --计数时钟信号CLR：IN STD_LOGIC；--清零信号END：IN STD_LOGIC；--计数使能信号CQ：OUT INTEGER RANGE 0 TO 15；--4位计数结果输出CARRY_OUT：OUT STD_LOGIC)；--计数进位END CNT10；ARCHITECTURE ART OF CNT10 ISSIGNAL CQI ：INTEGER RANGE 0 TO 15；BEGINPROCESS(CLK，CLR，ENA)BEGINIF CLR= '1' THEN CQI<= 0；--计数器异步清零ELSIF CLK'EVENT AND CLK= '1' THENIF ENA= '1' THENIF CQI<9 THEN CQI<=CQI+1；ELSE CQI<=0；END IF；--等于9，则计数器清零END IF；END IF；END PROCESS；PROCESS (CQI)BEGINIF CQI=9 THEN CARRY_OUT<= '1'；--进位输出ELSE CARRY_OUT<= '0'；END IF；END PROCESS；CQ<=CQI；END ART；8@) 六进制计数器的源程序CNT6.VHD(十进制计数器的源程序CNT10.VHD与此类似)LIBRARY IEEE；USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL；USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL；ENTITY CNT6 ISPORT (CLK：IN STD_LOGIC；CLR：IN STD_LOGIC；ENA：IN STD_LOGIC；CQ：OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0)；CARRY_OUT：OUT STD_LOGIC )；END CNT6；ARCHITECTURE ART OF CNT6 ISSIGNAL CQI：STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0)；BEGINPROCESS(CLK，CLR，ENA)BEGINIF CLR='1' THEN CQI<="0000"；ELSIF CLK'EVENT AND CLK='1' THENIF ENA='1' THENIF CQI=“0101” THEN CQI<=“0000”；ELSE CQI<=CQI+'1'；END IF；END IF；END IF；END PROCESS；PROCESS(CQI)BEGINIF CQI=“0000” THEN CARRY_OUT<='1'；ELSE CARRY_OUT<='0'；END IF；END PROCESS；CQ<=CQI；END ART；9@十进制计数器LIBRARY ieee;USE ieee.std_logic_1164.ALL;USE ieee.std_logic_unsigned.ALL;ENTITY count10 ISPORT(clk: IN STD_LOGIC;seg: OUT STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0));END count10;ARCHITECTURE a1 OF count10 ISsignal sec: STD_LOGIC;signal q : STD_LOGIC_VECTOR(21 DOWNTO 0);signal num: STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);BEGINprocess(clk) ----get 1 hz clock pulsebeginif clk'event and clk='1' then q<=q+1; end if;sec<=q(21); --get 1 hz clock pulseend process;timing: process(sec) beginif sec'event and sec='1' thenif num<9 then num<=num+1; else num<="0000"; end if; end if;end process;B1: block --bcd-7segsBegin --gfedcbaseg<= "0111111" when num=0 else"0000110" when num=1 else"1011011" when num=2 else"1001111" when num=3 else"1100110" when num=4 else"1101101" when num=5 else"1111101" when num=6 else"0000111" when num=7 else"1111111" when num=8 else"1101111" when num=9 else"0000000";end block;END a1;10@4MHz到1Hz的分频器LIBRARY ieee;USE ieee.std_logic_1164.ALL;USE ieee.std_logic_unsigned.ALL;ENTITY count ISPORT( clk: in STD_LOGIC;q: out STD_LOGIC;END count;ARCHITECTURE a OF count ISsignal tmp: STD_LOGIC_vector(21 downto 0);Beginprocess(clk) beginif clk'event and clk='1' then tmp<=tmp+1;end if;end process; q<=tmp(21); END a;11@与门ENTITY shili2 isport (input1 : in std_logic;inptu2 : in std_logic;output1 : out std_logic);end entity;architecture one of shili2 is beginoutput1<=input1 and input2; end entity;12@.四输入与门电路library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;entity and4 isport(a,b,c,d:in std_logic;y:out std_logic;end and4;architecture and4_1 of and4 isbeginy<= a and b and c and d;end nand4_1;法二(与非门)：library ieee;use ieee.std_logic_1164.allentity nand4 isport(a.b,c,d:in std_logic;y:out std_logic);end nand4;architecture nand4_2 of nand4 si beginp1:process(a,b,c,d)variable tmp:std_logic_vector(3 downto 0);begintmp:=a&b&c&d;case tmp iswhen"0000"=>y<='1';when"0001"=>y<='1';when"0010"=>y<='1';when"0011"=>y<='1';when"0100"=>y<='1';when"0101"=>y<='1';when"0110"=>y<='1';when"0111"=>y<='1';when"1000"=>y<='1';when"1001"=>y<='1';when"1010"=>y<='1';when"1011"=>y<='1';when"1100"=>y<='1';when"1101"=>y<='1';when"1110"=>y<='1';when"1111"=>y<='1';when others=>y<='x'; end case;end process;end nand4_2;13@四位全加器library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_arith.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity add isport(a,b:in std_logic_vector(3 downto 0); cin:in std_logic;s:out std_logic_vector(3 downto 0); cout:out std_logic);end add;architecture beh of add isbeginprocess(a,b,cin)ariable x:std_logic_vector(3 downto 0); variable m,n,l:integer;beginm:=conv_integer(a);n:=conv_integer(b);l:=m+n+conv_integer(cin);x:=conv_std_logic_vector(l,4);s<=x(3 downto 0);cout<=x(3);end process;end beh;14@N位移位寄存器：page7015@8位通用寄存器：page13716@串入串出移位寄存器：page138 17@10位计数器LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL; ENTITY CNT10 ISPORT ( CLK ,clr : IN STD_LOGIC ;CQ : OUT STD_LOGIC_VECTOR ( 3 DOWNTO 0 )); END ENTITY CNT10;ARCHITECTURE ONE OF CNT10 ISBEGINPROCESS ( CLK , clr )VARIABLE LCQ : STD_LOGIC_VECTOR ( 3 DOWNTO 0 );BEGINIF RST = ‘1’ THEN LCQ := “0000”;ELSIF CLK’EVENT AND CLK = ‘1’ THENIF LCQ < 9 THEN LCQ := LCQ + 1;ELSE LCQ := “0000” ;END IF; END IF;CQ <= LCQ ;END PROCESS;END ARCHITECTURE ONE;18@八位串行二进制全加器use ieee.std_logic_1164.all;entity product_adder_subtracter isport(a,b:in std_logic_vector(7 downto 0);s:out std_logic_vector(8 downto 0));end;architecture behavioral of product_adder_subtracter is beginbehavior:process(a,b) isvariable carry_in:std_logic;variable carry_out:std_logic;variable op2:std_logic_vector(b'range);beginop2:=b;end if;for index in 0 to 7 loopcarry_in:=carry_out;s(index)<=a(index) xor op2(index)xor carry_in ;carry_out:=(a(index)and op2(index))or(carry_in and (a(index) xor op2(index)));end loop;s(8)<=a(7) xor op2(7) xor carry_out;end process;end;。