vhdl应用设计PPT课件
vhdl 十进制表示数值
vhdl 十进制表示数值
摘要：
1.VHDL简介
2.十进制表示法概述
3.VHDL中十进制数值的表示方法
4.实例演示
5.总结与建议
正文：
【提纲】
1.VHDL简介
VHDL（VHSIC硬件描述语言）是一种硬件描述语言，用于描述数字电路和模拟混合信号电路。它在电子设计自动化（EDA）领域具有广泛的应用。在VHDL中，数值通常用二进制、十六进制或十进制表示。本文将重点介绍如何在VHDL中表示十进制数值。
2.十进制表示法概述
十进制表示法是一种数值表示方法，基于10个基本数字（0-9）。在计算机系统中，十进制数可以通过位权展开式表示，位权值为10的幂。例如，数值123可以表示为：
1 * 10^2 + 2 * 10^1 + 3 * 10^0
3.VHDL中十进制数值的表示方法
在VHDL中，可以使用整数类型（INTEGER）表示十进制整数。例如，定义一个十进制整数变量：
INTEGER :: a = 123;
此外，还可以使用STD_LOGIC_VECTOR类型表示十进制数。通过分配位权值，可以将十进制数转换为二进制表示。以下是一个例子：
INTEGER :: b = 123;
STD_LOGIC_VECTOR (3 downto 0) :: binary_b =
TO_STD_LOGIC_VECTOR(b);
4.实例演示
假设我们要设计一个简单的加法器，输入两个十进制整数a和b，输出它们的和。首先，定义两个整数类型变量a和b：
INTEGER :: a, b, sum;
然后，使用STD_LOGIC_VECTOR表示法将十进制数转换为二进制：
STD_LOGIC_VECTOR (4 downto 0) :: binary_a =
TO_STD_LOGIC_VECTOR(a);
STD_LOGIC_VECTOR (4 downto 0) :: binary_b =
TO_STD_LOGIC_VECTOR(b);
基于vhdl的正负脉宽数控调制信号发生器的设计
基于VHDL的正负脉宽数控调制信号发生器的设计
1. 引言
正负脉宽数控调制信号发生器是一种常用的电子设备，用于产生特定频率和幅度的调制信号。在很多应用中，如通信系统、音频处理等领域都需要使用到这种信号发生器。本文将介绍基于VHDL语言实现正负脉宽数控调制信号发生器的设计。
2. 设计目标
设计一个能够产生正负脉宽数控调制信号的电路，具体要求如下： - 支持设置输出频率范围； - 支持设置输出幅度范围； - 支持设置占空比范围； - 输出波形应为可调节幅度和频率的方波。
3. 设计思路
基于VHDL语言实现正负脉宽数控调制信号发生器需要以下步骤： 1. 定义输入和输出接口； 2. 设计主模块，包括时钟分频模块、方波生成模块、幅度和频率控制模块； 3. 实现各个模块，并进行仿真验证； 4. 进行综合和布局布线操作； 5.
下载到目标设备进行测试。
4. 设计细节
4.1 输入和输出接口
正负脉宽数控调制信号发生器的输入和输出接口如下： - 输入接口： - 频率设置：用于设置输出频率范围； - 幅度设置：用于设置输出幅度范围； - 占空比设置：用于设置占空比范围。 - 输出接口： - 正负脉冲信号：产生正负脉宽数控调制信号。
4.2 主模块设计
主模块是整个电路的核心，包括时钟分频模块、方波生成模块和幅度和频率控制模块。
4.2.1 时钟分频模块
时钟分频模块用于产生时钟信号，通过对输入的时钟信号进行分频来实现不同的输出频率。可以使用计数器来实现分频功能，具体步骤如下： 1. 接收输入的时钟信号； 2. 设置计数器初始值为0； 3. 每次接收到时钟信号后，计数器值加1； 4.
当计数器值达到设定值时，产生一个输出脉冲，并将计数器重置为0。 4.2.2 方波生成模块
方波生成模块根据输入的时钟信号和占空比设置产生正负脉宽数控调制信号。具体步骤如下： 1. 接收时钟信号和占空比设置； 2. 根据占空比设置，将时钟信号分为高电平和低电平两个阶段； 3. 在高电平阶段输出高电平信号，在低电平阶段输出低电平信号。
VHDL语言教程
VHDL语言教程
VHDL是一种硬件描述语言，用于描述数字电路和系统，并进行硬件的设计和仿真。它被广泛应用于数字电路设计、嵌入式系统开发和可编程逻辑控制器等领域。本教程将介绍VHDL语言的基本概念和语法，帮助您了解和学习这门强大的硬件描述语言。
一、VHDL概述
VHDL是Very High Speed Integrated Circuit Hardware
Description Language的缩写，意为高速集成电路硬件描述语言。它是一种硬件描述语言，用于描述数字电路和系统。与传统的电路设计方法相比，使用VHDL可以更加方便、高效地进行电路设计和测试。
1.VHDL的起源和发展
VHDL最早由美国国防部为了解决数字电路设计复杂、效率低下的问题而研发。后来，VHDL成为了一种IEEE标准（IEEE1076）并被广泛应用于数字电路设计和仿真。
2.VHDL的优点
VHDL具有以下几个优点：
-高级抽象：VHDL提供了一种高级描述电路的方法，使得设计者能够更加方便地表达复杂的电路结构和行为。
-可重用性：VHDL支持模块化设计，使得设计者可以将电路的不同部分进行抽象和封装，提高了电路的可重用性。
-高效仿真：VHDL可以进行高效的电路仿真和测试，有助于验证电路设计的正确性和可靠性。 -灵活性：VHDL可以应用于各种不同类型和规模的电路设计，从小规模的数字逻辑电路到大规模的系统级设计。
二、VHDL语法和基本概念
1.VHDL的结构
VHDL程序由程序单元（unit）组成，程序单元是VHDL描述的最小单元。程序单元包括实体（entity）、结构（architecture）、过程（process）和包（package）等。
2. 实体（entity）
实体是VHDL描述电路模块的一个部分，包括输入输出端口、信号声明和实体标识符等。
3. 结构（architecture）
结构描述了实体的具体电路结构和行为，包括组件声明、信号赋值和行为描述等。
EDA之数字秒表计时模块的VHDL设计
EDA技术课程大作业
设计题目：数字秒表计时模块的VHDL设计
学生姓名：
学 号：
专业班级：
2012年 5 月 31 日
目录
1. 设计背景和设计方案 .......................................... 1
1.1设计背景 ................................................ 1
1.2设计方案 ................................................ 1
2. 方案实施 .................................................... 2
2.1程序总体设计 ............................................ 2
2.2数字秒表计时模块的VHDL源程序 ........................... 3
3. 结果和结论 .................................................. 5
3.1仿真过程描述 ............................................ 5
3.2仿真结果 ................................................ 5
4．总结 ........................................................ 7
5. 参考文献 .................................................... 7
10 VHDL综合设计实验(大作业)
综合设计：基于VHDL的线路编解码实现
数字光纤通信系统对线路码型的要求主要是保证传输的透明性，如下图，在电调制光源之前，通常需要对解码或扰码后的二进制码进行线路编码，减小功率谱中的高低频分量，为光接收机提供足够的定时信息，保证定时信息丰富，或能提供一定的冗余码，用于平衡码流、误码监测和公务通信。而接收端进行光电转换后，提取位时钟信号进行判决得到线路编码信号，还需要进行解码还原出原始数字信号。
图1-1 光发送机的线路编码电路
FPGA在通信领域应用非常广泛,即将成为硬件设计的主流技术，编解码系统是其最基本的应用之一。希望同学们能珍惜这次历练的机会，独立自主完成该作业，提升自己FPGA分析问题、解决问题的能力，为就业和将来的深造打好基础！
一、线路编解码的相关知识
mBnB、mB1C、mB1P、mB1H等都是常用的光线路编码，下面分别对其原理和实现方法进行介绍：
1）、mBnB线路编解码及其实现方法
mBnB码是把输入的二进制原始码流进行分组，每组有m个二进制码，记为mB，称为一个码字，然后把一个码字变换为n个二进制码，记为nB，并在同一个时隙内输出。这种码型是把mB变换为nB，所以称为mBnB码。其中，m和n都是正整数，n>m，一般选取n=m+1。mBnB码有1B2B、3B4B、5B6B、 8B9B等等。
最简单的mBnB码是1B2B码，即曼彻斯特码，这就是把原码的“０”变换为“01”， 把“1”变换为“10”。因此最大的连“０”和连“１”的数目不会超过两个，例如1001和0110。但是在相同时隙内，传输1比特变为传输2比特， 码速提高了1倍（以太网中应用）。设计者应根据最佳线路码特性的原则来选择码表。作为普遍规则，引入“码字数字和”(WDS)来描述码字的均匀性，并以WDS的最佳选择来保证线路码的传输特性。
所谓“码字数字和”，是在nB码的码字中，用“-1”代表“0”码， 用“+1”代表“１”码，整个码字的代数和即为WDS。如整个码字“１”码的数目多于“0”码，则WDS为正；如“0”码的数目多于“1”码， 则WDS为负；如果“0”码和“1”码的数目相等，则WDS为0。
VHDL-实验
计算机科学与技术学院
实验报告
（学年度第学期）
课程名称EDA技术实验
姓名 学号
专业 计算机 班级
地点 教师
实验一：八位二进制补码
一．实验目的
1． 熟悉Max+PlusII和GW48EDA开发系统的使用；
2． 掌握八位二进制补码的VHDL设计；
3． 元件例化语句的使用。
二．实验原理
若原码为正，则补码等于原码；若原码为负，则补码为(2+原码)mod2。
三．八位二进制补码程序
LIBRARY IEEE;
USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;
ENTITY JACKAN IS
PORT(rst:IN STD_LOGIC;
din:IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);
dout:OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0));
END ENTITY JACKAN;
ARCHITECTURE HAIXIA OF JACKAN IS
SIGNAL tmp:STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0);
BEGIN
PROCESS(din,rst)
BEGIN
IF rst='0' THEN
dout<=(OTHERS=>'0');
ELSIF din(7) ='1' THEN
FOR i IN 0 TO 6 LOOP
tmp(i)<=NOT din(i);
END LOOP;
dout(6 DOWNTO 0) <= tmp+1;
dout(7) <= din(7);
ELSE
dout<= din;
END IF;
END PROCESS;
END ARCHITECTURE HAIXIA;
四．实验结果
五．总结
8位二进制补码：寄存器主要用来存储8位二进制数据。高8位为符号位，不进行求反运算。余下7位根据高8位的数据状态进行相应操作。
实验五 四位二进制加法计数器VHDL设计
实验五 四位二进制加法计数器VHDL设计
一、实验目的：进一步掌握引脚锁定、硬件下载及芯片测试方法。掌握开发板的使用。
二、实验仪器：PC机，FPGA开发板，万用表，接线若干。
三、实验内容：
1、设计内容如下两张图所示：
2、注意开关如处在常态，输出值为‘1’；按下开关的输出值为‘0’。完成上面的设计，并下载观察实验现象。开关有抖动吗？
3、将20MHz 的输入频率，分频后作为计数器的时钟。设计电路，并下载观察实验现象。
4、管脚锁定及下载的方法如5～9。
5、选定器件。点击QuartusII菜单Assignments下的“Device”，出现选择器件系列及器件型号选择窗口。按照实验中所给的器件型号选择器件系列及器件型号。
（请按照开发板上实际的芯片选择芯片系列，以及芯片型号）
选好器件后，重新全程编译。
6、查找管脚号。观察开发板和外围电路。确认电路的连接方法。观察CLK的管脚号，并记录。确定数码管所接的端口，记录管脚号。
7、锁定管脚。选择菜单Assignments下的Pins
出现下图。在Location下选择对应管脚的管脚号。将CLK锁定在开发板规定的管脚号上。将输出端锁定在所选定的管脚号上。
所有的引脚锁定后，再次全程编译。
8、在菜单菜单Tools下选择programmer
打开编程窗口，观察箭头所指的信息。 如果显示“No Hardware”，点击左边的“Hardware Setup”，双击USB-Blaster。如下图所示。
点击“Close”，关闭上面的窗口。
此时QUARTUSII的窗口应该为：
选中Program/Configure下方的框（出现勾）。点击左边的“Start”，开始下载。当显示100%时，下载成功。
9、硬件测试。观察实验现象。适当进行操作，实验现象又是什么？
四、实验报告要求：
1. 写出你实验时的芯片系列及芯片型号
2. 实验箱连接在PC机的什么口上？
3_8译码器的VHDL设计
完美.格式.编辑
专业.资料.整理 3-8译码器的VHDL设计
1.实体框图
2.程序设计
正确的程序
LIBRARY IEEE;
USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
ENTITY DECODER38A IS
PORT(A2,A1,A0,S1,S2,S3:IN STD_LOGIC;
Y:OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0));
END ENTITY DECODER38A;
ARCHITECTURE ONE OF DECODER38A IS
SIGNAL S: STD_LOGIC_VECTOR(5 DOWNTO 0);
BEGIN
S<=A2&A1&A0&S1&S2&S3;
WITH S SELECT
Y<="11111110" WHEN "000100",
"11111101" WHEN "001100", 完美.格式.编辑
专业.资料.整理 "11111011" WHEN "010100",
"11110111" WHEN "011100",
"11101111" WHEN "100100",
"11011111" WHEN "101100",
"10111111" WHEN "110100",
vhdl硬件描述语言
vhdl硬件描述语言
VHDL 是一种硬件描述语言，用于描述数字电路和系统。它是一种结构化的、过程化的编程语言，其语法和结构类似于 C 和 C++ 等编程语言。
VHDL 的设计流程包括以下几个方面:
1. 确定设计需求和目标：在开始设计之前，需要明确设计的需求和目标，例如设计一个数字电路、一个控制系统或者一个通信系统。
2. 理解设计需求：在明确设计需求之后，需要对设计需求进行深入的理解，例如设计的功能、性能、可靠性、功耗等方面的需求。
3. 描述设计：使用 VHDL 语言对设计进行描述，包括电路的逻辑结构、时序、信号描述等方面。
4. 仿真和验证：使用仿真工具对设计进行模拟和验证，以确保设计的正确性和可靠性。
5. 综合：将 VHDL 代码转换为 IP 核或者硬件描述器，以便实现最终的硬件实现。
6. 调试：对设计进行调试，以便解决设计中的问题，进一步提高设计的可靠性和性能。
VHDL 的主要特点包括:
1. 结构化的语法:VHDL 采用了结构化的语法结构，可以使用类、模块、接口等概念对设计进行组织和管理。
2. 描述方式的多样性:VHDL 可以使用 Verilog 和 VHDL 的语法来描述设计，同时也可以使用结构化、过程化、面向对象等描述方式。
3. 支持数字电路和系统的设计:VHDL 是一种面向数字电路和系统的设计语言，可以用于设计数字电路、控制系统、通信系统等。
4. 高度可读可维护性:VHDL 的语法结构简洁明了，易于理解和维护，同时也易于编写和调试。
VHDL 作为一种硬件描述语言，其主要目的是用于描述数字电路和系统的设计，并且可以实现硬件的实现和验证。在数字电路和系统的设计过程中，VHDL 可以作为一种重要的工具和技术被广泛应用。
使用VHDL进行数字电路设计
使用VHDL进行数字电路设计
VHDL（Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description
Language，高速集成电路硬件描述语言）是一种用于电子设计的编程语言，常用于数字电路设计。它具备高层次抽象和结构化描述等特点，可以有效地对数字电路进行建模和仿真。本文将介绍使用VHDL进行数字电路设计的基本步骤和方法。
一、VHDL简介
VHDL是一种硬件描述语言，是一种基于事件驱动和并发处理的语言。它具有面向对象的特点，可以对电子系统进行高层次、结构化的描述。
二、数字电路设计基本流程
1. 确定需求：明确数字电路设计的功能、性能和接口要求。
2. 设计规格：根据需求定义数字电路设计的规格和功能。
3. 构建设计：使用VHDL语言描述数字电路的结构和行为。
4. 仿真验证：通过仿真工具对设计进行验证，确保其符合规格要求。
5. 综合：将VHDL代码转化为门级电路，获取门级电路的性能和面积等信息。
6. 时序分析：对门级电路进行时序分析，确保其满足时序要求。
7. 布局布线：对门级电路进行布局布线，生成物理布图。 8. 验证测试：对物理布图进行验证测试，并进行修复和调整。
9. 出版物：生成最终的数字电路设计文档和相关资料。
三、VHDL语言基础
VHDL语言具有丰富的语法和语义，可以用于描述数字电路的结构和行为。以下是一些常用的VHDL语法元素：
1. 实体（Entity）：描述数字电路的接口和输入输出信号。
2. 架构（Architecture）：描述数字电路的内部结构和行为。
3. 进程（Process）：描述数字电路的并发行为和逻辑关系。
4. 信号（Signal）：描述数字电路的内部和外部信号。
5. 时钟信号（Clock）：描述数字电路的时序行为。
6. 模块化设计（Modular Design）：将数字电路分为多个模块进行设计和组合。