VHDL语言及其应用课程设计

VHDL语言及其应用课程设计
一、前言
VHDL（VHSIC Hardware Description Language）是一种用于描述数字系统、芯片、电路板和系统级应用的硬件描述语言。

作为一种硬件描述语言，VHDL使用定义来描述设计，供计算机程序执行和仿真。

VHDL被认为是数字电子工程领域中最强大、最灵活的硬件描述语言之一。

在本次课程设计中，我们将通过VHDL语言来设计一个数字系统，从而理解和熟悉VHDL语言的应用以及数字系统的设计方法。

二、开发环境
在我们进行VHDL语言开发之前，需要准备以下开发环境：
•Vivado：Vivado是一款由Xilinx公司开发的集成开发环境（IDE），可用于设计数字系统的FPGA、ASIC和Soc（System on Chip）。

•VHDL仿真器：VHDL仿真器用于测试和仿真我们设计的数字系统，常用的VHDL仿真器有ModelSim等。

三、课程设计
在本次课程设计中，我们将设计一个简单的数字系统，该系统可以对两个8位数字进行求和运算，并输出计算结果。

具体的设计过程如下：
1.设计输入
首先，我们需要定义输入信号的格式。

在本次设计中，我们需要两个8位的输入信号，因此输入信号的格式如下：
entity Input_Output is
port(
A_In, B_In :in std_logic_vector(7downto0);
Sum :out std_logic_vector(7downto0)
);
end Input_Output;
在上述代码中，我们使用标准逻辑向量来定义输入信号的格式，其中A_In和B_In是两个8位输入信号，Sum是输出结果。

2.计算过程
接下来，我们需要进行计算过程的设计。

在本次设计中，我们将对输入信号进行加法运算，因此我们需要定义一个计算模块来实现这一功能。

由于VHDL是一种面向过程的语言，因此我们需要使用过程来实现计算过程：
architecture Behavioral of Input_Output is
signal sum_temp :unsigned(7downto0);
begin
add_proc:process(A_In,B_In)
begin
sum_temp <=unsigned(A_In) +unsigned(B_In);
end process add_proc;
Sum <=std_logic_vector(sum_temp);
end Behavioral;
在上述代码中，我们首先定义一个sum_temp信号来存储计算结果，接下来使用一个过程来实现加法运算。

最后，将计算结果转换为标准
逻辑向量，并输出。

3.仿真和测试
最后，我们需要进行仿真和测试，以保证我们的数字系统能够正常
工作。

在这里，我们使用ModelSim仿真器来对我们的数字系统进行测试。

4.编译和实现
完成最后的测试之后，我们需要将数字系统编译并加载到我们的FPGA设备中。

在这里，我们使用Vivado工具来编译和实现我们的数字系统。

四、总结
通过本次课程设计，我们学习了VHDL语言的应用以及数字系统的设计方法。

VHDL是一种非常强大和灵活的硬件描述语言，可以用于描述数字系统、芯片、电路板和系统级应用。

在数字系统的设计中，我们需要设计输入信号、计算过程和输出信号，并使用VHDL仿真器进行测试和验证。

最后，我们还需要将数字系统编译并加载到我们的FPGA 设备中以进行实际应用。

在今后的学习和工作中，我们还可以进一步学习VHDL语言的高级应用，比如使用VHDL语言进行高级数字信号处理、FPGA加速和数字电路设计等。