用VHDL设计数字系统实例
ｆ ： ｏｕｔ ｓｔｄ＿ｌｏｇｉｃ＿ｖｅｃｔｏｒ （７ ｄｏｗｎｔｏ ０））；－－输出给 ＤＡＣ０８３２ 的 ８ 位数字信号。
ｅｎｄ ｃｈｅｉｆ ； ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ ａａ ｏｆ ｃｈｅｉｆ ｉｓ
ｓｉｇｎａｌ ｍｏｄｅ＿ｍｉｄ ： ｉｎｔｅｇｅｒ ｒａｎｇｅ ０ ｔｏ １； ｓｉｇｎａｌ ｃｌｋ＿１２５＿ｍｉｄ ： ｓｔｄ＿ｌｏｇｉｃ； ｓｉｇｎａｌ ｓ１ ： ｓｔｄ＿ｌｏｇｉｃ； ｓｉｇｎａｌ ｓ２ ： ｓｔｄ＿ｌｏｇｉｃ； ｓｉｇｎａｌ ｓ３ ： ｓｔｄ＿ｌｏｇｉｃ； ｓｉｇｎａｌ ｆｓ＿ｍｉｄ ： ｓｔｄ＿ｌｏｇｉｃ； ｓｉｇｎａｌ ｓｔａｔｕｓｆ＿ｍｉｄ ： ｉｎｔｅｇｅｒ ｒａｎｇｅ ０ ｔｏ ９； ｓｉｇｎａｌ ｓｔａｔｕｓｈ＿ｍｉｄ ： ｉｎｔｅｇｅｒ ｒａｎｇｅ ０ ｔｏ ８； ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｋｅｙｉｎ －－调用防抖动模块。
ｃｌｋ＿１２５＿ｍｉｄ， ｓｅｌ，ｄ）； ｅｎｄ ａａ； (2) 下层模块 ① 防抖动模块 ｌｉｂｒａｒｙ ｉｅｅｅ； ｕｓｅ ｉｅｅｅ．ｓｔｄ＿ｌｏｇｉｃ＿１１６４．ａｌｌ； ｕｓｅ ｉｅｅｅ．ｓｔｄ＿ｌｏｇｉｃ＿ｕｎｓｉｇｎｅｄ．ａｌｌ； ｅｎｔｉｔｙ ｋｅｙｉｎ ｉｓ
ｐｏｒｔ（ｋ ： ｉｎ ｓｔｄ＿ｌｏｇｉｃ； －－有抖动的开关信号。 ｋｏｕｔ ： ｂｕｆｆｅｒ ｓｔｄ＿ｌｏｇｉｃ； －－消抖动后的开关信号。 ｃｌｋ＿１２５ ： ｉｎ ｓｔｄ＿ｌｏｇｉｃ）； －－时钟信号，１２５ Ｈｚ。
ｐｏｒｔ（ｃｌｋ＿１ｍ ： ｉｎ ｓｔｄ＿ｌｏｇｉｃ； －－时钟信号，１ ＭＨｚ。 ｓ１ ： ｉｎ ｓｔｄ＿ｌｏｇｉｃ； －－经过防抖后输入的调节频率的开关信号。 ｓ３ ： ｉｎ ｓｔｄ＿ｌｏｇｉｃ； －－经过防抖后输入的换挡开关信号。 ｓｔａｔｕｓｆ ： ｏｕｔ ｉｎｔｅｇｅｒ ｒａｎｇｅ ０ ｔｏ ９； －－改变频率的控制计数器。 ｍｏｄｅ ： ｏｕｔ ｉｎｔｅｇｅｒ ｒａｎｇｅ ０ ｔｏ １； －－换挡控制信号。 ｆｓ ： ｏｕｔ ｓｔｄ＿ｌｏｇｉｃ）； －－取样信号。
ｉｆ （ｍ＝１） ｔｈｅｎ ｍ＜＝０；
ｅｌｓｉｆ （ｍ＝０） ｔｈｅｎ ｍ＜＝１；
ｅｎｄ ｉｆ； ｅｎｄ ｉｆ； ｃａｓｅ ｓｔａｔｕｓ ｉｓ
ｗｈｅｎ ０＝＞ｎ＜＝１６６； －－信号 ｎ 用来控制对 １ ＭＨｚ 信号分频电路输出信号的频率。 ｗｈｅｎ １＝＞ｎ＜＝８３； ｗｈｅｎ ２＝＞ｎ＜＝５５； ｗｈｅｎ ３＝＞ｎ＜＝４１； ｗｈｅｎ ４＝＞ｎ＜＝３３； ｗｈｅｎ ５＝＞ｎ＜＝２７； ｗｈｅｎ ６＝＞ｎ＜＝２３； ｗｈｅｎ ７＝＞ｎ＜＝２０； ｗｈｅｎ ８＝＞ｎ＜＝１８； ｗｈｅｎ ９＝＞ｎ＜＝１６； ｗｈｅｎ ｏｔｈｅｒｓ＝＞ｎ＜＝ｎｕｌｌ； ｅｎｄ ｃａｓｅ； ｅｎｄ ｐｒｏｃｅｓｓ； ｐｒｏｃｅｓｓ（ｃｌｋ＿１ｍ） ｂｅｇｉｎ ｉｆ（ｃｌｋ＿１ｍ′ｅｖｅｎｔ ａｎｄ ｃｌｋ＿１ｍ＝′１′）ｔｈｅｎ ｉｆ（ｃｏｕｎｔ＝ｎ）ｔｈｅｎ －－ｎ 的值不同，输出信号的频率也不同。 ｃｏｕｎｔ＜＝１；
ｅｎｄ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ； ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｏｕｔｐｕｔ －－调用信号输出模块。
ｐｏｒｔ（ｆｓ ： ｉｎ ｓｔｄ＿ｌｏｇｉｃ； ｓ２ ： ｉｎ ｓｔｄ＿ｌｏｇｉｃ； ｓｔａｔｕｓｈ ： ｏｕｔ ｉｎｔｅｇｅｒ ｒａｎｇｅ ０ ｔｏ ８； ｆ ： ｏｕｔ ｓｔｄ
ｅｎｄ ｐｒｏｃｅｓｓ； ｅｎｄ ａａ； ② 分频及控制模块 ｌｉｂｒａｒｙ ｉｅｅｅ； ｕｓｅ ｉｅｅｅ．ｓｔｄ＿ｌｏｇｉｃ＿１１６４．ａｌｌ； ｕｓｅ ｉｅｅｅ．ｓｔｄ＿ｌｏｇｉｃ＿ｓｉｇｎｅｄ．ａｌｌ； ｕｓｅ ｉｅｅｅ．ｓｔｄ＿ｌｏｇｉｃ＿ｕｎｓｉｇｎｅｄ．ａｌｌ； ｅｎｔｉｔｙ ｆｐ ｉｓ
目 录
例 1 矩形波发生器2 例 2 三角波发生器15 例 3 数字频率计22 例 4 数字钟32 例 5 交通灯控制器43 例 6 LED 字符显示器52 例 7 LED 跑马灯55 例 8 过河游戏59 例 9 拔河游戏69 例 10 键盘输入显示器 82
ｅｎｄ ｆｐ ； ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ ａａ ｏｆ ｆｐ ｉｓ
ｓｉｇｎａｌ ｎ ： ｉｎｔｅｇｅｒ ｒａｎｇｅ ０ ｔｏ １６６； ｓｉｇｎａｌ ｍ ： ｉｎｔｅｇｅｒ ｒａｎｇｅ ０ ｔｏ １； ｓｉｇｎａｌ ｓｔａｔｕｓ ： ｉｎｔｅｇｅｒ ｒａｎｇｅ ０ ｔｏ ９； ｓｉｇｎａｌ ｆｓ２ ： ｓｔｄ＿ｌｏｇｉｃ； ｓｉｇｎａｌ ｆｓ２＿１０ ： ｓｔｄ＿ｌｏｇｉｃ； ｓｉｇｎａｌ ｆｓ１ ： ｓｔｄ＿ｌｏｇｉｃ； ｓｉｇｎａｌ ｃｏｕｎｔ ： ｉｎｔｅｇｅｒ ｒａｎｇｅ ０ ｔｏ １６６； ｓｉｇｎａｌ ｃ ： ｉｎｔｅｇｅｒ ｒａｎｇｅ ０ ｔｏ １０； ｂｅｇｉｎ ｐｒｏｃｅｓｓ（ｓ１，ｓ３） ｂｅｇｉｎ
１
附 录
Ｉ 用 ＶＨＤＬ 设计数字系统实例
为了拓宽设计思路，在光盘中再举出一些用 ＶＨＤＬ 设计数字系统的实例。以下实例只提供简单的 总体框图和简单的注释作为提示，未涉及之处留给读者思考、开拓。
例 1 矩形波发生器
1. 设计任务及要求 (1) 设计一个矩形波发生器，输出频率范围为 10 Hz～1 kHz，分如下两挡： ○1 10Hz～100 Hz 挡，其频率可调节，频率递增步进长度为 10 Hz。 ○2 100 Hz～1 kHz 挡，其频率可调节，频率递增步进长度为 100 Hz。 (2) 输出矩形波的占空比在 10％～90％之间可调，调节的递增步进长度为 10％。 (3) 输出电压峰峰值为 5 V。 (4) 每个周期信号的构造数据由 30 个取样点的值组成。 2. 可选器件 EPM7128S、共阴极七段数码管、DAC0832、LM741、开关、电阻和电容。 3. 设计总体框图 矩形波发生器总体框图如附图 1.1 所示。
ｉｆ （ｓ１′ｅｖｅｎｔ ａｎｄ ｓ１＝′１′） ｔｈｅｎ
5
ｉｆ（ｓｔａｔｕｓ＝９）ｔｈｅｎ ｓｔａｔｕｓ＜＝０；
ｅｌｓｅ ｓｔａｔｕｓ＜＝ｓｔａｔｕｓ＋１；
ｅｎｄ ｉｆ； ｅｎｄ ｉｆ； ｉｆ （ｓ３′ｅｖｅｎｔ ａｎｄ ｓ３＝′１′） ｔｈｅｎ
ｅｎｄ ｐｒｏｃｅｓｓ； ｐ２ ：ｐｒｏｃｅｓｓ
4
ｂｅｇｉｎ ｓ＜＝ｄ１ ａｎｄ ｄ２； ｒ＜＝（ｎｏｔ ｄ１） ａｎｄ （ｎｏｔ ｄ２）； ａ＜＝ｓ ｏｒ （（ｎｏｔ ｒ） ａｎｄ ａ）；
ｅｎｄ ｐｒｏｃｅｓｓ； ｐ３ ：ｐｒｏｃｅｓｓ（ｃｌｋ＿１２５）
ｂｅｇｉｎ ｉｆ （ｃｌｋ＿１２５′ｅｖｅｎｔ ａｎｄ ｃｌｋ＿１２５＝′１′） ｔｈｅｎ ｑ２＜＝ｑ１； ｑ１＜＝ａ； ｅｎｄ ｉｆ； ｂ＜＝ｑ１ ａｎｄ ｎｏｔ ｑ２； ｋｏｕｔ＜＝ ｂ；
附图 1.1 矩形波发生器总体框图
4. 源程序及注释 (1) 上层模块 ｌｉｂｒａｒｙ ｉｅｅｅ； ｕｓｅ ｉｅｅｅ．ｓｔｄ＿ｌｏｇｉｃ＿１１６４．ａｌｌ；
2
ｕｓｅ ｉｅｅｅ．ｓｔｄ＿ｌｏｇｉｃ＿ｓｉｇｎｅｄ．ａｌｌ； ｕｓｅ ｉｅｅｅ．ｓｔｄ＿ｌｏｇｉｃ＿ｕｎｓｉｇｎｅｄ．ａｌｌ； ｅｎｔｉｔｙ ｃｈｅｉｆ ｉｓ
ｅｎｄ ｋｅｙｉｎ； ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ ａａ ｏｆ ｋｅｙｉｎ ｉｓ
ｓｉｇｎａｌ ａ，ｄ１，ｄ２，ｓ，ｒ，ｑ１，ｑ２，ｂ ： ｓｔｄ＿ｌｏｇｉｃ； ｂｅｇｉｎ ｐ１ ：ｐｒｏｃｅｓｓ（ｃｌｋ＿１２５）
ｂｅｇｉｎ ｉｆ（ｃｌｋ＿１２５＝′０′） ｔｈｅｎ ｄ１＜＝ｋ； ｄ２＜＝ｄ１； ｅｎｄ ｉｆ；
3
ｅｎｄ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ； ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｄｉｓｐｌａｙ －－调用分频及显示模块。
ｐｏｒｔ（ｓｔａｔｕｓｆ ： ｉｎ ｉｎｔｅｇｅｒ ｒａｎｇｅ ０ ｔｏ ９； ｓｔａｔｕｓｈ ： ｉｎ ｉｎｔｅｇｅｒ ｒａｎｇｅ ０ ｔｏ ８； ｍｏｄｅ ： ｉｎ ｉｎｔｅｇｅｒ ｒａｎｇｅ ０ ｔｏ １； ｃｌｋ＿１ｍ ： ｉｎ ｓｔｄ＿ｌｏｇｉｃ； ｃｌｋ＿１２５ ： ｏｕｔ ｓｔｄ＿ｌｏｇｉｃ； ｓｅｌ ： ｏｕｔ ｓｔｄ＿ｌｏｇｉｃ＿ｖｅｃｔｏｒ（５ ｄｏｗｎｔｏ ０）； ｄ ： ｏｕｔ ｓｔｄ＿ｌｏｇｉｃ＿ｖｅｃｔｏｒ（６ ｄｏｗｎｔｏ ０） ）；
应用VHDL设计数字系统
04
VHDL设计实例
组合逻辑电路设计
总结词
描述了如何使用VHDL设计组合逻辑电路的过程。
详细描述
组合逻辑电路是数字系统中常见的电路类型，其特点是输入信号的变化立即反映在输出信号上，没有 存储功能。在VHDL中，可以使用"and", "or", "not"等逻辑运算符以及"case"语句等来设计组合逻辑 电路。
一款流行的VHDL仿真软件，支持多种仿真算法，提 供丰富的库和测试平台。
Icarus Verilog
开源的VHDL和Verilog仿真器，适用于学术研究和项 目开发。
GHDL
GNU工具链中的VHDL模拟器，支持多种操作系统和 平台。
VHDL测试平台
VUnit
基于ModelSim的测试框架，提供易于使用的 API进行测试编写和执行。
混合描述
总结词
混合描述是VHDL设计中的一种常用方法，它结合了行为描述 和结构描述的优点，能够更全面地描述数字系统。
详细描述
混合描述同时使用行为描述和结构描述来定义数字系统。它 通常在行为描述中包含结构描述的元件实例，以实现更具体 和详细的系统实现。混合描述可以描述各种规模的数字系统 ，并且能够更好地满足实际设计的需求。
详细描述
状态机是一种常见的数字系统设计方法，用 于描述系统的状态转换和行为。在VHDL中， 可以使用"if-then-else"语句和"case"语句 等来设计状态机。在设计过程中，需要定义 状态、状态转换条件和相应的动作，以确保 系统的正确运行。
05
VHDL仿真与测试
VHDL仿真工具
ModelSim
VHDL与数字系统课程设计
课程设计报告实践课题：VHDL与数字系统课程设计学生：XXX指导老师：XXX、XXX系别：电子信息与电气工程系专业：电子科学与技术班级：XXX学号：XXX一、设计任务用VHDL设计一个简单的处理器，并完成相关的仿真测试。
.设计要求：图1是一个处理器的原理图，它包含了一定数量的寄存器、一个复用器、一个加法/减法器（Addsub）,一个计数器和一个控制单元。
图1 简单处理器的电路图数据传输实现过程：16位数据从DIN输入到系统中，可以通过复用器分配给R0~R7和A，复用器也允许数据从一个寄存器传通过Bus送到另外一个寄存器。
加法和减法的实现过程：复用器先将一个数据通过总线放到寄存器A中，然后将另一个数据放到总线上，加法/减法器对这两个数据进行运算，运算结果存入寄存器G中，G中的数据又可根据要求通过复用器转存到其他寄存器中。
1）Rx ←[Ry] :将寄存器Ry中的内容复制到Rx；2）Mvi Rx，#D ：将立即数存入寄存器Rx中去。
所有指令都按9位编码（取自DIN的高9位）存储在指令存储器IR中，编编码规则为IIIXXXYYY，III表示指令，XXX表示Rx寄存器，YYY表示Ry寄存器。
立即数#D是在mvi指令存储到IR中之后，通过16位DIN输入的。
有一些指令，如加法指令和减法指令，需要在总线上多次传输数据，因此需要多个时钟周期才能完成。
控制单元使用了一个两位计数器来区分这些指令执行的每一个阶段。
当Run信号置位时，处理器开始执行DIN输时间指令T0T1T2T3(mv):I0(mvi):I1(add):I2(sub):I3IR inIR inIR inIR inRY out,RX in,DoneDIN out,RX in,DoneRX out,A inRX out,A in--------RY out,G in,AddsubRY out,G in,Addsub--------G out,RX in,DoneG out,RX in,Done二、实现功能说明2.1 mv Rx,Ry实现的功能：将寄存器Rx的值赋给寄存器Ry（以mv R0, R5为例）（1 ）计数器为“00”时,指令寄存器的置位控制信号输入端IRin=1有效，将DIN输入的数据的高9位锁存。
(完整word版)VHDL语言实例
VHDL语言实例例 1：设计一七段显示译码器，用它来驱动七段发光管 LED显示十六进制数字 0 到9 和字母 A 到 F。
LED显示数码管为共阳极。
LIBRARYieee;USE ieee.std_logic_1164.all;ENTITY HEX2LEDISPORT(HEX :IN std_logic_vector(3 DOWNTO0);LED : OUT std_logic_vector(6 TO0));图例 1 七段显示译码END 器实体 HEX2LED;ARCHITECTURE HEX2LED_arc OF HEX2LED ISBEGIN--HEX-TO-SEVEN-SEGMENT DECODER--SEGMENT ENCODING----------5 ||1------ <--6--4 ||2--------3WITH HEX SELECTLED<= "1111001" when "0001","0100100" when "0010","0110000" when "0011","0011001" when "0100","0010010" when "0101","0000010" when "0110","1111000" when "0111","0000000" when "1000","0010000" when "1001","0001000" when "1010","0000011" when "1011","1000110" when "1100","0100001" when "1101","0000110" when "1110","0001110" when "1111","1000000" when others;END HEX2LED_arc;例 2：设计一个八选一数据选择器1）s 是通道选择信号 ,d0,d1,d2,d3,d4,d5,d6,d7数据输入out1 是数据输出ENTITY sels ISPORT(d0,d1,d2,d3,d4,d5,d6,d7:INBIT;s :INTEGERRANGE0TO7;out1 :OUT BIT);END sels;图例 2（a)八选一数据选择器实体ARCHITECTURE sels_arc OF sels ISBEGINWITH s SELECTout1 <= d0 WHEN 0,d1 WHEN 1,d2 WHEN 2,d3 WHEN 3,d4 WHEN 4,d5 WHEN 5,d6 WHEN 6,d7 WHEN 7;END sels_arc;2)A,B,C 是通道选择信号 ,I0,I1,I2,I3,I4,I5,I6,I7数据输入Q 是数据输出LIBRARY ieee;USE ieee.std_logic_1164.all;ENTITY mux8 ISPORT(I0,I1,I2,I3,I4,I5,I6,I7,A,B,C:INstd_logic;Q :OUT std_logic);END mux8;图例2（b) 八选一数据选择器实体ARCHITECTURE mux8_arc OF mux8 ISSIGNAL sel :INTEGER；BEGINQ <= I0 AFTER 10 ns WHEN sel= 0 ELSEI1 AFTER 10 ns WHEN sel= 1 ELSEI2 AFTER 10 ns WHEN sel= 2 ELSEI3 AFTER 10 ns WHEN sel= 3 ELSEI4 AFTER 10 ns WHEN sel= 4 ELSEI5 AFTER 10 ns WHEN sel= 5 ELSEI6 AFTER 10 ns WHEN sel= 6 ELSEI7 AFTER 10 ns ;sel <= 0 WHEN A= ‘0’ AND B= ‘0’ AND C= ‘0’ ELSE1 WHEN A=‘1’ AND B= ‘0’ AND C= ‘0’ ELSE2 WHEN A=‘0’ AND B= ‘1’ AND C= ‘0’ ELSE3 WHEN A=‘1’ AND B= ‘1’ AND C= ‘0’ ELSE4 WHEN A=‘0’ AND B= ‘0’ AND C= ‘1’ ELSE5 WHEN A=‘1’ AND B= ‘0’ AND C= ‘1’ ELSE6 WHEN A=‘0’ AND B= ‘0’ AND C= ‘1’ ELSE7;END mux8_arc;例 3：设计一 D触发器d 是输入端， clk 是时钟信号控制端， q 是触发器的输出端。
VHDL语言实现数字电路设计
VHDL语言实现数字电路设计数字电路是由逻辑门、寄存器以及其他数字组件组成的电子系统，用于处理和传输数字信号。
VHDL（Very High-Speed Integrated Circuit Hardware Description Language）是一种硬件描述语言，用于描述数字电路和系统。
通过使用VHDL语言，我们可以实现数字电路的设计，从而满足各种需求。
VHDL语言提供了一种结构化的设计方法，允许设计者描述硬件电路的结构、功能以及时序行为。
以下是一些常见的数字电路设计任务，以及如何使用VHDL语言来实现它们。
1. 门电路设计门电路是最简单的数字电路之一，由逻辑门组成。
使用VHDL语言，我们可以通过描述逻辑门的输入和输出来实现门电路的设计。
例如，我们可以使用VHDL语言描述一个与门：```vhdlentity AND_gate isport (A, B : in bit;Y : out bit);end entity AND_gate;architecture dataflow of AND_gate isbeginY <= A and B;end architecture dataflow;```在这个例子中，我们定义了一个输入端口A和B，以及一个输出端口Y。
在architecture部分，我们使用VHDL语言描述了Y的逻辑值为A和B的逻辑与。
2. 时序逻辑电路设计时序逻辑电路是根据时钟信号进行操作和状态转换的电路。
使用VHDL语言，我们可以描述时序逻辑电路的行为和状态变化。
例如，我们可以使用VHDL语言描述一个触发器：```vhdlentity D_flip_flop isport (D, CLK : in bit;Q : out bit);end entity D_flip_flop;architecture behavior of D_flip_flop issignal Q_temp : bit;beginprocess(CLK)beginif CLK'event and CLK = '1' thenQ_temp <= D;end if;end process;Q <= Q_temp;end architecture behavior;```在这个例子中，我们定义了一个输入端口D和CLK，以及一个输出端口Q。
第4章应用VHDL设计数字系统-电子琴和音乐播放器的设计
CLK
IF EN = '1' THEN
--检测是否允许计数（同步使能）
IF CNTI < 9 THEN --检测是否小于9
RST
CNTI := CNTI + 1; --小于9，允许加1计数
EN
ELSE
CNTI := (OTHERS =>‘0’); --大于等于9，计数值清零 END IF;
inst
END IF;
END IF;
IF CNTI = 9 THEN COUT <= ‘1’; --计数等于9，输出进位信号
ELSE COUT <= '0';
END IF;
CNT <= CNTI; --将计数值向端口输出
END PROCESS;
END behav;
CNT[3..0] COUT
项目1：电子琴的设计
仿真结果：10进制计数器设计
结论： 计数器就可以完成分频器的任务！
项目1：电子琴的设计
设计关键：N进制计数器设计——可变分频器
LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;
CNT_N CLK
RST
ENTITY CNT_N IS PORT (
CNT[11..0] COUT
项目1：电子琴的设计
设计关键：N进制计数器设计——可变分频器
ARCHITECTURE behav OF CNT_N IS
BEGIN
PROCESS(CLK, RST, EN)
VARIABLE CNTI : STD_LOGIC_VECTOR(11 DOWNTO 0);
vhdl语言100例程序
vhdl语言100例程序以下是100个关于VHDL语言的程序示例：1. 用VHDL编写一个计数器模块2. 用VHDL编写一个SR-Latch模块3. 用VHDL编写一个JK-Flip Flop模块4. 用VHDL编写一个D-Flip Flop模块5. 用VHDL编写一个T-Flip Flop模块6. 用VHDL编写一个复位计数器模块7. 用VHDL编写一个移位寄存器模块8. 用VHDL编写一个状态机模块9. 用VHDL编写一个MUX模块10. 用VHDL编写一个DeMUX模块11. 用VHDL编写一个加法器模块12. 用VHDL编写一个减法器模块13. 用VHDL编写一个乘法器模块14. 用VHDL编写一个除法器模块15. 用VHDL编写一个比较器模块16. 用VHDL编写一个位逻辑模块17. 用VHDL编写一个字逻辑模块18. 用VHDL编写一个数据选择器模块19. 用VHDL编写一个FIFO队列模块20. 用VHDL编写一个LIFO栈模块21. 用VHDL编写一个流水线模块22. 用VHDL编写一个中断控制器模块23. 用VHDL编写一个时钟分频器模块24. 用VHDL编写一个IO控制器模块25. 用VHDL编写一个SPI通信控制器模块26. 用VHDL编写一个I2C通信控制器模块27. 用VHDL编写一个UART通信控制器模块28. 用VHDL编写一个哈希函数模块29. 用VHDL编写一个随机数产生器模块30. 用VHDL编写一个CRC校验器模块31. 用VHDL编写一个AES加密算法模块32. 用VHDL编写一个DES加密算法模块33. 用VHDL编写一个SHA加密算法模块34. 用VHDL编写一个MD5加密算法模块35. 用VHDL编写一个RSA加密算法模块36. 用VHDL编写一个卷积滤波器模块37. 用VHDL编写一个峰值检测器模块38. 用VHDL编写一个平滑滤波器模块39. 用VHDL编写一个中值滤波器模块40. 用VHDL编写一个微处理器模块41. 用VHDL编写一个信号发生器模块42. 用VHDL编写一个信号采集器模块43. 用VHDL编写一个频率计算器模块44. 用VHDL编写一个相位计算器模块45. 用VHDL编写一个时序分析器模块46. 用VHDL编写一个正弦波产生器模块47. 用VHDL编写一个余弦波产生器模块48. 用VHDL编写一个数字滤波器模块49. 用VHDL编写一个数字信号处理器模块50. 用VHDL编写一个数字识别模块51. 用VHDL编写一个自动售货机模块52. 用VHDL编写一个二进制加法器模块53. 用VHDL编写一个二进制减法器模块54. 用VHDL编写一个二进制乘法器模块55. 用VHDL编写一个二进制除法器模块56. 用VHDL编写一个自然对数模块57. 用VHDL编写一个指数函数模块58. 用VHDL编写一个三角函数模块59. 用VHDL编写一个高斯滤波器模块60. 用VHDL编写一个激光传感器模块61. 用VHDL编写一个超声波传感器模块62. 用VHDL编写一个光电传感器模块63. 用VHDL编写一个温度传感器模块64. 用VHDL编写一个气压传感器模块65. 用VHDL编写一个陀螺仪模块67. 用VHDL编写一个电流传感器模块68. 用VHDL编写一个电容传感器模块69. 用VHDL编写一个磁场传感器模块70. 用VHDL编写一个通信电缆模块71. 用VHDL编写一个电源控制器模块72. 用VHDL编写一个电机控制器模块73. 用VHDL编写一个汽车控制器模块74. 用VHDL编写一个飞机控制器模块75. 用VHDL编写一个摄像头模块76. 用VHDL编写一个音频控制器模块77. 用VHDL编写一个扬声器控制器模块78. 用VHDL编写一个拨号器模块79. 用VHDL编写一个振动控制器模块80. 用VHDL编写一个压力控制器模块81. 用VHDL编写一个过滤器模块82. 用VHDL编写一个微波发射模块84. 用VHDL编写一个智能电表模块85. 用VHDL编写一个闹钟模块86. 用VHDL编写一个计时器模块87. 用VHDL编写一个时间戳模块88. 用VHDL编写一个脉冲宽度模块89. 用VHDL编写一个电路仿真模块90. 用VHDL编写一个电路控制模块91. 用VHDL编写一个电路测试模块92. 用VHDL编写一个电路优化模块93. 用VHDL编写一个电路布局模块94. 用VHDL编写一个电路验证模块95. 用VHDL编写一个数字信号发生器模块96. 用VHDL编写一个数字信号反演器模块97. 用VHDL编写一个数字信号滤波器模块98. 用VHDL编写一个数字信号加速器模块99. 用VHDL编写一个数字信号降噪器模块100. 用VHDL编写一个数字信号解调器模块VHDL语言是一种硬件描述语言，它用于描述数字电路和系统。
VHDL FPGA 设计实例
2、SM图的导出
第一次掷骰子结束后， 1. 如果和为7或者11，则玩 家胜出。 2. 如果和为2，3或者12， 则玩家失败。 3. 和为其他值时，玩家在 第一次掷骰子时获得的和将 记做一个点，而且玩家必须 重新掷骰子。 第二次或者是后来的掷骰子 1.如果和等于记录的点值， 则玩家胜出。 2.如果和等于7，则玩家失 败。 3.否则，玩家必须再次掷骰 子直到胜出或者失败。
一条输入通路 一个状态
模块
链路 链路
一个SM图由多个SM模 块构成。 每个SM模块描述状态 机在一个状态时序里 的运行。
n个输出通路
DUT
数字系统VHDL设计
金明录 教授
1、状态机流程图
SM 模块的等价性
DUT
数字系统VHDL设计
金明录 教授
1、状态机流程图
条件框的排列顺序并不影响最后输出
A 010 A 010
Load
01
S1/ 0 Sh 0 K M 1 Ad
10
S2/Sh
11
S3/Done
1
K
0
A A ' BM ' K A ' BM AB ' K A ' B(M K ) AB ' K
B A ' B ' St A ' BM '(K ' K ) AB '(K ' K ) A ' B ' St A ' BM ' AB '
DUT
掷骰子
Y
和=7 或 11 N 将和存储于分 数寄存器中
N
和=2， 3 或 12
Y
掷骰子
Y
基于vhdl和multisim的病房呼叫系统数电课设
基于vhdl和multisim的病房呼叫系统数电课设病房呼叫系统是一种用于病房内患者呼叫护士的设备。
本文将介绍基于VHDL 和Multisim的病房呼叫系统的数字电路设计。
1. 系统概述病房呼叫系统是一种用于病房内患者呼叫护士的设备。
系统由患者端和护士端组成。
患者端包括呼叫按钮和显示屏，护士端包括显示屏和报警器。
当患者按下呼叫按钮时，护士端的显示屏将显示患者的呼叫信息，并触发报警器发出声音。
2. 系统设计系统的设计基于VHDL和Multisim。
VHDL用于编写数字电路的行为描述，Multisim用于模拟和验证电路的功能。
2.1 患者端设计患者端包括一个呼叫按钮和一个显示屏。
呼叫按钮用于患者发起呼叫请求，显示屏用于显示患者的呼叫信息。
2.1.1 呼叫按钮设计呼叫按钮是一个触发器，当患者按下按钮时，触发器输出逻辑高电平。
我们可以使用VHDL编写一个简单的触发器模块，如下所示：```vhdlentity CallButton isport (clk : in std_logic;button : in std_logic;call_req : out std_logic);end CallButton;architecture Behavioral of CallButton isbeginprocess(clk)beginif rising_edge(clk) thenif button = '1' thencall_req <= '1';elsecall_req <= '0';end if;end if;end process;end Behavioral;```2.1.2 显示屏设计显示屏用于显示患者的呼叫信息。
我们可以使用VHDL编写一个显示屏模块，如下所示：```vhdlentity Display isport (clk : in std_logic;call_req : in std_logic;display_msg : out std_logic_vector(7 downto 0) );end Display;architecture Behavioral of Display issignal counter : integer range 0 to 9 := 0;beginprocess(clk)beginif rising_edge(clk) thenif call_req = '1' thencounter <= 9;elsif counter > 0 thencounter <= counter - 1;end if;end if;end process;process(counter)begincase counter iswhen 0 =>display_msg <= "00000001"; -- 显示“呼叫”when 1 =>display_msg <= "00000010"; -- 显示“请稍候”when 2 =>display_msg <= "00000100"; -- 显示“正在处理”when 3 =>display_msg <= "00001000"; -- 显示“护士已派出”when others =>display_msg <= "00000000"; -- 不显示任何信息end case;end process;end Behavioral;```2.2 护士端设计护士端包括一个显示屏和一个报警器。
基于VHDL的数字电路设计
基于VHDL的数字电路设计数字电路是电子信息领域中最重要的一部分，控制着现代社会各种各样的设备的运行。
为了满足各种不同的应用需求，数字电路被设计成了多种多样的形态。
其中，基于VHDL的数字电路设计方式得到了广泛的应用。
VHDL是一种硬件描述语言，是用来描述数字电路的语言。
本文将着重探讨基于VHDL的数字电路设计的流程和步骤，以及在实际设计中的应用。
一、VHDL简介VHDL全称是VHSIC硬件描述语言（VHSIC Hardware Description Language），VHSIC即：超高速集成电路（Very-high-speed integrated circuit）。
VHDL是一种硬件描述语言，它是用来描述数字电路的语言，可以描述数字电路功能、电路结构和电路时序特性等。
在数字电路设计中，VHDL是最重要的一种设计语言。
VHDL是一种结构化的硬件描述语言，包括有三个层次：一是建模层次，主要是用户对数字电路的需求，这一层次不直接与具体的电路有关；二是结构化层次，是用户根据需求所建立的结构化的电路模型；三是行为层次，是用户描述数字电路的最终形态。
二、数字电路设计的流程数字电路设计的流程如下：1. 分析功能需求，确定电路功能和处理流程，针对不同的应用要求，从而确定数字电路的类型和规格。
2. 设计实现电路，采用FPGA（Field Programmable Gate Array）或ASIC （Application Specific Integrated Circuit）等芯片，使用VHDL编写代码，使用VHDL进行模拟验证，并对设计进行等效性检查。
3. 对电路进行综合，将VHDL代码转化为对应的生成目标电路的结构级综合器，主要用于对电路进行优化和管脚分配等方面的处理。
4. 进行电路设计验证，生成电路功能模拟信号，通过波形查看器、时钟分析器等工具进行验证测试。
5. 编写VHDL管理器，通过代码编写实现电路的管理和控制，包括对电路的自测试、故障诊断和运行状态监测等。
1用VHDL设计的一位二进制全加器的示例程序
1用VHDL设计的一位二进制全加器的示例程序VHDL（Very High-Speed Integrated Circuit Hardware Description Language）是一种硬件编程语言，它使用结构化的方法来描述数字系统中的电路。
在设计一位二进制全加器之前，我们需要了解一下什么是二进制全加器。
二进制全加器是一种逻辑电路，用于将两个二进制位以及一个进位输入相加，并生成一个和输出以及一个进位输出。
以下是一个使用VHDL编写的一位二进制全加器的示例程序：```vhdl-- Entity声明entity full_adder isportA, B, Cin : in std_logic; -- 输入端口，分别对应两个二进制位和进位Sum, Cout : out std_logic -- 输出端口，分别对应和和进位end full_adder;-- Architecture实现architecture behavior of full_adder isbeginprocess(A, B, Cin)variable temp_sum : std_logic;begintemp_sum := (A xor B) xor Cin; -- 计算和值Sum <= temp_sum; -- 输出和值Cout <= (A and B) or (Cin and (A xor B)); -- 计算进位end process;end behavior;```该程序定义了一个名为`full_adder`的实体，它有3个输入端口（A，B和Cin）和2个输出端口（Sum和Cout）。
`std_logic`是VHDL中的一种数据类型，用于表示逻辑电平。
在架构部分，程序使用一个过程来计算和值（temp_sum）和进位（Cout）。
和值的计算通过使用异或（`xor`）操作符来实现，进位的计算则使用与（`and`）和或（`or`）逻辑操作符的组合来实现。