数字逻辑基础与vhdl设计pdf
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VHDL硬件描述语言与数字逻辑电路设计 (13)[50页]
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M1: mux PORT MAP(sel => TO_MVL(code), d0 => TO_MVL(bus(0)), d1 => TO_MVL(bus(1)), TO_BIT87版的主要区别
该例说明二选一选择器的输入端为sel、d0、d1。这里 映射的是函数表达式，如sel => TO_MVL(code)、d0 => TO_MVL(bus(0))等。实际上选择器选择输入端sel代入的是 函数 TO_MVL(code)返回的值，其他各端也类同。
第13章 VHDL 93版和87版的主要区别
第13章 VHDL 93版和87版的 主要区别
13.1 VHDL 93版的特点 13.2 87版到93版的移植问题
第13章 VHDL 93版和87版的主要区别
13.1 VHDL 93版的特点
为了便于读者了解和查阅，下面详细列出了VHDL 93版 所引入的几十种重要的变化特征，并用适当的例子加以说明。
第13章 VHDL 93版和87版的主要区别
(3) 定义了共享变量。 前面已经提到信号量和变量的重要区别是：信号可以是 全局量，只要在构造体中已定义，那么构造体内的所有地方 都可以使用；变量是局部量，只能在进程及子程序内部定义 和使用。如果想将结果带出外部，则必须将变量值赋给某一 个信号量才行。 但是，实际使用过程中希望进程或子程序中的结果以变 量形式进行数据传递。为此，在93版中定义了共享变量。共 享变量的说明格式如下： SHARED VARIABLE 变量名: 子类型名[ := 初始值];
② 文件类型说明语句。文件类型说明语句用于说明文 件数据类型。每个文件类型说明都隐含定义了对所说明文件 的操作。这些操作用过程FILE_OPEN、FELE_CLOSE、 READ、WRITE和函数ENDFILE来描述。
该例说明二选一选择器的输入端为sel、d0、d1。这里 映射的是函数表达式，如sel => TO_MVL(code)、d0 => TO_MVL(bus(0))等。实际上选择器选择输入端sel代入的是 函数 TO_MVL(code)返回的值，其他各端也类同。
第13章 VHDL 93版和87版的主要区别
第13章 VHDL 93版和87版的 主要区别
13.1 VHDL 93版的特点 13.2 87版到93版的移植问题
第13章 VHDL 93版和87版的主要区别
13.1 VHDL 93版的特点
为了便于读者了解和查阅，下面详细列出了VHDL 93版 所引入的几十种重要的变化特征，并用适当的例子加以说明。
第13章 VHDL 93版和87版的主要区别
(3) 定义了共享变量。 前面已经提到信号量和变量的重要区别是：信号可以是 全局量，只要在构造体中已定义，那么构造体内的所有地方 都可以使用；变量是局部量，只能在进程及子程序内部定义 和使用。如果想将结果带出外部，则必须将变量值赋给某一 个信号量才行。 但是，实际使用过程中希望进程或子程序中的结果以变 量形式进行数据传递。为此，在93版中定义了共享变量。共 享变量的说明格式如下： SHARED VARIABLE 变量名: 子类型名[ := 初始值];
② 文件类型说明语句。文件类型说明语句用于说明文 件数据类型。每个文件类型说明都隐含定义了对所说明文件 的操作。这些操作用过程FILE_OPEN、FELE_CLOSE、 READ、WRITE和函数ENDFILE来描述。
数字逻辑原理与VHDL设计课程设计
数字逻辑原理与VHDL设计课程设计一、课程设计背景数字逻辑原理与VHDL设计是数字集成电路设计专业中的一门重要基础课程，内容涵盖数字电路基础知识、组合逻辑电路设计、时序逻辑电路设计以及数字电路综合和优化等方面。
本课程设计旨在以实践为主，巩固和加深学生的理论知识，提高学生综合运用数字逻辑原理和VHDL语言进行数字电路设计的能力。
二、实验目的通过本次课程设计，要求学生对数字逻辑原理及其应用有更加深入的认识，并掌握以下专业能力：1.掌握数字逻辑电路的基本知识与方法，以及基于VHDL设计数字电路的基本步骤与方法；2.能够运用数字逻辑原理及VHDL语言进行简单数字电路的设计、仿真、综合和下载；3.能够独立进行数字电路设计并解决设计过程中遇到的问题。
三、实验设备和工具1.Xilinx Vivado软件，用于数字电路的综合和仿真；2.FPGA开发板，用于数字电路的下载和实现；3.电脑，用于Vivado软件的安装和使用。
四、实验内容和步骤实验一函数计算器的设计与实现实验目的通过设计一个函数计算器，深入理解组合逻辑电路的设计、实现和仿真过程，同时练习使用VHDL语言进行数字电路的编写、仿真和下载。
实验内容设计一个函数计算器，能够计算并显示四个前缀表达式，包括：–23 45–11 + 22 * 33–23 - 45 / 561./ 45 + 67 - 89其中，加减乘除的运算需要满足基本的优先级规则，即在没有括号的情况下，先乘除后加减。
实验步骤1.设计并编写函数计算器的VHDL代码，包括各种运算模块、数字选择器、显示器控制器等；2.在Vivado软件中进行仿真，验证函数计算器设计的正确性；3.将函数计算器设计综合成比特流文件，下载到FPGA开发板上进行实现和测试。
实验二五位计数器的设计与实现实验目的通过设计一个五位同步加法计数器，深入理解时序逻辑电路的原理、设计和实现过程，同时掌握VHDL语言对时序电路进行设计、仿真和下载的方法。
数字逻辑第7章 VHDL语言基础
主要用于描述数字逻辑电路的结构、行为、功
能和接口
前言
举例二路选择器 VHDL描述 库的调用 传统描述方式 VHDL描述
LIBRARY IEEE;
用与门、非门、 ENTITY MUX2 底 层 或 门 等 具 体 IS 器件来组成
结构体描述
ARCHITECTURE behav OF MUX2 IS
程序包调用 BEGIN
VHDL 程序主要构件
2.实体 2.实体 不能以数字开头， 不能以数字开头 ， 尽可 能表达功能上 静态信息 功能上的含义 能表达功能上的含义 通常用于说明静态信息 通常用于说明 实体（ENTITY）包括实体名、类属参数说明、端 实体（ENTITY）包括实体名、类属参数说明、 实体名 GENERIC（常数名：数据类型：＝设定值）； ：＝设定值 （常数名：数据类型：＝ 提供外部接口信息 设定值）； 口说明三部分组成 三部分组成。 口说明三部分组成。
格式 ：
CONSTANT 常数名:数据类型:=表达式 常数名:数据类型:=表达式 := 指定电源电压
某信号的延迟 总线上的数据向量
用途： 用途： 在实体、结构体、程序包、函数、 Example ：在实体、结构体、程序包、函数、过 VCC:real:= :=5.0 CONSTANT VCC:real:=5.0 进程中保持静态数据 保持静态数据， 程、进程中保持静态数据，以改善程 delay:time:= :=10ns CONSTANT delay:time:=10ns 序的可读性 使修改程序边得容易。 可读性， :bit_vector:=“0101” 序的可读性，使修改程序边得容易。 CONSTANT fbus:bit_vector:=“0101” fbus :=
PROCESS (d0,d1,sel) BEGIN IF sel=‘0’ THEN sel=‘0’ q<=d0; sel=‘1’ ELSIF sel=‘1’ THEN q<=d1; ELSE q<=‘Z’; END IF; PROCESS; END PROCESS; behav; END behav;
数字逻辑设计Digital Logic Design.pdf
时间、地点、人物 重要事件 计算的历史伴随着计算机的发展和器件的发展
数字逻辑设计——绪论
13
数字的出现
数字的出现
数字在各个古代文明中都独立的存在 数字都采用十进制数 阿拉伯数字
Digit的词义
人的手指或脚趾 指宽 阿拉伯数字符号从0到9中的任意一个 用于计算系统中的符号
数字逻辑设计——绪论
14
早期的计算用具
数字逻辑设计——绪论
11
构造计算机的装置
电子装置
处理器 存储器
机械装置
用于磁盘读写的寻道手臂
光学装置
CDROM
数字逻辑设计——绪论
12
计算的历史
计算机历史只有50年多年？
不对！ 数字电子计算机的历史只有50多年！ 计算机革命发生在过去的50多年中而且还正在进行
计算和计算机的历史源远流长…… 把握历史
数字逻辑设计——绪论
17
二进制的早期应用
1844 Samuel Morse 电报
编码和解码
航海信号灯
信号灯的开和关表示信息
1876 Alexander Bell 电话
AT&T公司 电话开关网络的发展 继电器(relay)的应用
数字逻辑设计——绪论
18
继电器（机电计算机）
Konrad Zuse’s Z-1 (1935) 1937，Howard Aiken Model-K 1937，George Slibitz of Bell Laboratory
数字逻辑设计——绪论
27
Moore 定律
Dr. Gordon E. Moore is Chairman Emeritus of Intel Corporation. He co-founded Intel in 1968, serving initially as Executive Vice President. He became President and Chief Executive Officer in 1975 and held that post until being elected Chairman and Chief Executive Officer in 1979. He remained CEO until 1987 and served as Chairman until being named Chairman Emeritus in 1997.
数字逻辑设计——绪论
13
数字的出现
数字的出现
数字在各个古代文明中都独立的存在 数字都采用十进制数 阿拉伯数字
Digit的词义
人的手指或脚趾 指宽 阿拉伯数字符号从0到9中的任意一个 用于计算系统中的符号
数字逻辑设计——绪论
14
早期的计算用具
数字逻辑设计——绪论
11
构造计算机的装置
电子装置
处理器 存储器
机械装置
用于磁盘读写的寻道手臂
光学装置
CDROM
数字逻辑设计——绪论
12
计算的历史
计算机历史只有50年多年？
不对！ 数字电子计算机的历史只有50多年！ 计算机革命发生在过去的50多年中而且还正在进行
计算和计算机的历史源远流长…… 把握历史
数字逻辑设计——绪论
17
二进制的早期应用
1844 Samuel Morse 电报
编码和解码
航海信号灯
信号灯的开和关表示信息
1876 Alexander Bell 电话
AT&T公司 电话开关网络的发展 继电器(relay)的应用
数字逻辑设计——绪论
18
继电器（机电计算机）
Konrad Zuse’s Z-1 (1935) 1937，Howard Aiken Model-K 1937，George Slibitz of Bell Laboratory
数字逻辑设计——绪论
27
Moore 定律
Dr. Gordon E. Moore is Chairman Emeritus of Intel Corporation. He co-founded Intel in 1968, serving initially as Executive Vice President. He became President and Chief Executive Officer in 1975 and held that post until being elected Chairman and Chief Executive Officer in 1979. He remained CEO until 1987 and served as Chairman until being named Chairman Emeritus in 1997.
数字电路与逻辑设计(第三版)课件：VHDL 语言与数字电路设计
VHDL 语言与数字电路设计
第三代 EDA 工具出现于 20 世纪 90 年代，随着芯片的 复杂程度愈来愈高，数万门及数十万门的电路设计越来越多， 单是靠原理图输入方式已经不堪忍受，采用硬件描述语言 ( HDL ， HardwareDescribeLanguage )的设计方式就应运而 生，设计工作从行为级、功能级开始， EDA 向设计的高层 次发展，这样就出计
逻辑综合分成两个阶段:首先是与工艺无关的阶段，此 阶段采用布尔操作或代数操作技术来优化逻辑;其次是工艺 映射阶段，此阶段根据电路的性质(如组合型或时序型)及采 用的结构(多层逻辑、 PLD 或 FPGA )作出具体的映射，将 与工艺无关的描述转换成门级网表或 PLD (或 FPGA )的专 门文件。逻辑综合优化完成后，还需要进行细致的时延分析 和时延优化。此外还要进行逻辑仿真，逻辑仿真是保证设计 正确的关键步骤。
VHDL 语言与数字电路设计
VHDL 语言与数字电路设计
7. 1 电子设计自动化( EDA )技术的发展 7. 2 硬件描述语言对数字系统的描述 7. 3 基于硬件描述语言的数字电路设计流程 7. 4 VHDL 语言的基本文法 7. 5 VHDL 语言对基本电路行为的描述方法 7. 6 VHDL 语言对复杂电路行为的描述方法 习题
VHDL 语言与数字电路设计
结构的开放性是指通过一定的编程语言可以访问统一的 数据库，同时在此结构框架中可嵌入第三方所开发的设计软 件。
系统的可移植性是指整个软件系统可安装到不同的硬件 平台上，这样可组成一个由不同型号工作站所组成的设计系 统，从而共享同一设计数据。也可由低价的个人计算机和高 性能的工作站共同组成一个系统。
VHDL 语言与数字电路设计
第二代 EDA 工具集逻辑图输入、逻辑模拟、测试码生 成、电路模拟、版图输入、版图验证等工具于一体，构成了 一个较完整的设计系统。工程师以输入电路原理图的方式开 始设计，并在 32 位工作站上完成全部设计工作。它支持全 定制电路设计，同时支持门阵列、标准单元的自动设计。对 于门阵列、标准单元等电路，系统可完成自动布局、自动布 线功能，因而大大减轻了设计版图的工作量。
VHDL硬件描述语言与数字逻辑电路设计 (10)[175页]
![VHDL硬件描述语言与数字逻辑电路设计 (10)[175页]](https://img.taocdn.com/s3/m/53c98ea181c758f5f61f676d.png)
第10章 数字系统的实际设计技巧
第10章 数字系统的实际设计技巧
10.1 数字系统优化的基本方法 10.2 数字系统设计中的工程实际问题 习题与思考题
第10章 数字系统的实际设计技巧
10.1 数字系统优化的基本方法
10.1.1 相同电路的处理 在系统设计的前期，设计人员不一定预先知道有多处存
在着相同的运算电路，只有在画出电路框图后才会发现它们 的存在。例如在图10-1(a)中，2个状态都需进行B+1运算， 要正确实现其功能需要3个B+1的运算电路。但是，进行优 化以后实际上只要用1个B+1的运算电路就可以实现正确的 逻辑功能，如图10-1(b)所示。
另外，冗余的电路会使电源消耗增加，电路工作速度降 低，同样也会增加布线困难。
其次，无论使用什么样的EDA软件工具，总希望综合 得到性能良好的电路。ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
第10章 数字系统的实际设计技巧
不同的EDA软件综合所得到的电路会有一些差别。但 是，只要使用上述方法进行优化，去除整体部分的冗余电路， 最后得到的优化结果就不会相差太远。最后，根据实践表明， 电路规模愈大，其存在的冗余也会愈大。例如，在对数据进 行处理时，要对几十至几百行的C语言程序进行硬化，这对 于程序来说可能是小规模的，但是对于硬件来说其规模就不 小了。假设该程序有几十个数组，含有100个32位的整数变 量。这些变量用硬件寄存器来实现，那么需要的门数量为
如图10-3(a)所示，优化前的程序清单如下：
第10章 数字系统的实际设计技巧
第10章 数字系统的实际设计技巧 如图10-3(b)所示，优化后的VHDL程序清单如下：
第10章 数字系统的实际设计技巧
第10章 数字系统的实际设计技巧
第10章 数字系统的实际设计技巧
10.1 数字系统优化的基本方法 10.2 数字系统设计中的工程实际问题 习题与思考题
第10章 数字系统的实际设计技巧
10.1 数字系统优化的基本方法
10.1.1 相同电路的处理 在系统设计的前期，设计人员不一定预先知道有多处存
在着相同的运算电路，只有在画出电路框图后才会发现它们 的存在。例如在图10-1(a)中，2个状态都需进行B+1运算， 要正确实现其功能需要3个B+1的运算电路。但是，进行优 化以后实际上只要用1个B+1的运算电路就可以实现正确的 逻辑功能，如图10-1(b)所示。
另外，冗余的电路会使电源消耗增加，电路工作速度降 低，同样也会增加布线困难。
其次，无论使用什么样的EDA软件工具，总希望综合 得到性能良好的电路。ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
第10章 数字系统的实际设计技巧
不同的EDA软件综合所得到的电路会有一些差别。但 是，只要使用上述方法进行优化，去除整体部分的冗余电路， 最后得到的优化结果就不会相差太远。最后，根据实践表明， 电路规模愈大，其存在的冗余也会愈大。例如，在对数据进 行处理时，要对几十至几百行的C语言程序进行硬化，这对 于程序来说可能是小规模的，但是对于硬件来说其规模就不 小了。假设该程序有几十个数组，含有100个32位的整数变 量。这些变量用硬件寄存器来实现，那么需要的门数量为
如图10-3(a)所示，优化前的程序清单如下：
第10章 数字系统的实际设计技巧
第10章 数字系统的实际设计技巧 如图10-3(b)所示，优化后的VHDL程序清单如下：
第10章 数字系统的实际设计技巧
第10章 数字系统的实际设计技巧
《数字电路与数字逻辑》vhdl
USE IEEE.STD-LOGIC-UNSIGNED.ALL;
ENTITY mux4 IS
PORT(input:INSTD-LOGIC-VECTOR(3DOWNTO 0); 端口说明，定义输入和输出 sel: IN STD-LOGIC-VECTOR (1 DOWNTO 0); 信号 y: OUT STD-LOGIC); END mux4; ARCHITECTURE rtl OF mux4 IS 定义构造体rtl BEGIN y<= input(0) WHEN sel=“00”ELSE 用条件信号代 入语句描述电路 input(1) WHEN sel="01"ELSE 功能，当输入sel 为“00”时， input(2) WHEN sel=“10"ELSE 输出y为输入信号 input(0), input(3); 其余类推 END rtl;
PORT（端口名： 方向 数据类型名； …… 端口名： 方向 数据类型名）； 端口方向主要有4种：输入（IN）、输出（OUT）、 缓冲（BUFFER）和双向（INOUT）。 数据类型主要有布尔型（BOOLEAN）、位（BIT） 位矢量（BIT-VECTOR）、 整数（INTEGER）等。有 些VHDL程序中，数据类型的说明符号有所不同，例如 LIBRARY IEEE USE IEEE.STD-LOGIC-1164.ALL; ENTITY mu IS PORT(d0, d1, sel: IN STD-LOGIC; Q: OUT STD-LOGIC); END mu;
12·2·2 VHDL构造体的描述方式
12·2·1 语言设计的基本单元及其构成
C
B
A
12·2 VHDL语言的基本结构
12.2 VHDL语言的基本结构
《VHDL语言与数字逻辑电路设计》EDA基础 ppt课件
VHDL语言与 数字逻辑电路设计
ppt课件
1
第1讲 EDA基础
电子设计自动化EDA（Electronic Design Automation）技术是新一代 的自动辅助电子设计工具，近年来在电子设计与制造领域，EDA技术越 来越受到重视，已形成强劲的发展势头。专用集成电路ASIC （Application Specific Integrated Circuit）、片上系统SoC（System on Chip）、可编程片上系统SoPC（System on Programmable Chip）是当前 各种电子高科技产品的核心部分。ASIC、 SoC 和SoPC的设计必须借助 于EDA工具，而ASIC、 SoC 和SoPC的改进又对EDA工具提出更高的要 求，从而促进了EDA技术的发展。
ppt课件
9
第1讲 EDA基础
1.2 可编程逻辑器件基础
一、可编程逻辑器件（PLD）的分类
1. 按可编程的部位分类：
PROM PLA PAL GAL
与阵列 固定 可编程 可编程 可编程
或阵列 可编程 可编程 固定 固定
输出电路 固定 固定 固定 可组态
ppt课件
10
第1讲 EDA基础
1.2 可编程逻辑器件基础
ppt课件
2
第1讲 EDA基础
1.1 EDA技术的发展及技术特色
EDA技术的发展从60年代中期至今经历了三个阶段。 • 电子线路CAD是EDA发展的初级阶段（60年代中期~80年代初）。 • 电子线路CAE是EDA发展的中级阶段（80年代初~90年代初）。 • ESDA是EDA发展的高级阶段（90年代以来）
13
第1讲 EDA基础
1.2 可编程逻辑器件基础
ppt课件
1
第1讲 EDA基础
电子设计自动化EDA（Electronic Design Automation）技术是新一代 的自动辅助电子设计工具，近年来在电子设计与制造领域，EDA技术越 来越受到重视，已形成强劲的发展势头。专用集成电路ASIC （Application Specific Integrated Circuit）、片上系统SoC（System on Chip）、可编程片上系统SoPC（System on Programmable Chip）是当前 各种电子高科技产品的核心部分。ASIC、 SoC 和SoPC的设计必须借助 于EDA工具，而ASIC、 SoC 和SoPC的改进又对EDA工具提出更高的要 求，从而促进了EDA技术的发展。
ppt课件
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第1讲 EDA基础
1.2 可编程逻辑器件基础
一、可编程逻辑器件（PLD）的分类
1. 按可编程的部位分类：
PROM PLA PAL GAL
与阵列 固定 可编程 可编程 可编程
或阵列 可编程 可编程 固定 固定
输出电路 固定 固定 固定 可组态
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第1讲 EDA基础
1.2 可编程逻辑器件基础
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2
第1讲 EDA基础
1.1 EDA技术的发展及技术特色
EDA技术的发展从60年代中期至今经历了三个阶段。 • 电子线路CAD是EDA发展的初级阶段（60年代中期~80年代初）。 • 电子线路CAE是EDA发展的中级阶段（80年代初~90年代初）。 • ESDA是EDA发展的高级阶段（90年代以来）
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第1讲 EDA基础
1.2 可编程逻辑器件基础
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数字逻辑基础与vhdl设计pdf
数字逻辑基础与VHDL设计PDF是一本由国际知名出版社出版的电子书，旨在帮助读者更好地理解数字逻辑基础和VHDL 设计。
本书以简洁明了的语言，介绍了数字逻辑基础和VHDL设计的基本概念，并且提供了大量的实例，以帮助读者更好地理解这些概念。
此外，本书还提供了一些有用的技巧，以帮助读者更好地实现VHDL设计。
本书非常适合有一定数字逻辑基础的读者，他们可以从本书中学习到VHDL设计的基本概念，并且可以利用本书提供的实例和技巧，更好地实现VHDL设计。
此外，本书还可以帮助读者更好地理解数字逻辑基础，从而更好地实现VHDL设计。
总之，数字逻辑基础与VHDL设计PDF是一本非常有用的电子书，可以帮助读者更好地理解数字逻辑基础和VHDL设计，并且可以利用本书提供的实例和技巧，更好地实现VHDL设计。