VHDL语言结构描述概述

学习指导：
　　本部分主要讨论如何用VHDL语言对一个硬件结构进行描述,就是要描述该硬件由那些子元件组成及各个子元件之间的互连关系，是本章的重点掌握内容.
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结构描述概念　　　　　

对一个硬件结构进行描述,就是要描述该硬件由那些子元件组成及各个子元件之间的互连关系.

结构描述的特点

结构描述比行为描述更加具体化，行为描述的基本单元是进程语句，而结构描述的基本单元则是“调用元件语句”。

实体

实体主要描述元件、端口与信号。

元件是硬件的描述，即门、芯片或者电路板;

端口是元件与外界的连接点，数据通过端口进入或流出元件;

信号是作为硬件连线的一种抽象描述，它既能保持变化的数据，又可以连接各个子元件，信号可看作两个元件之间数据传输的通路，信号在端口处将元件连接起来。

结构描述的几个重要问题

实体说明中的端口

从外部看一个元件，看到的是它和外界的连接点，这些连接点是IC的引脚。

在VHDL中这些连接点被视作设计实体的端口，在关键字PORT后面加以说明，每个端口说明包括端口名、数据流向以及数据类型。

端口的数据流向
VHDL为设计者提供的端口流向有IN、OUT、INOUT和BUFFER，分别表示数据的流入，流出，双向和缓冲。

VHDL规定：只有端口的流向为IN、INOUT和BUFFER时，才能往端口写入数据；

只有端口的流向为OUT、INOUT和BUFFER时，才能从该端口读出数据。

结构体的元件说明

元件说明语句的一般形式如下：

COMPONENT 元件名
PORT( 端口1 ... ,端口n : 端口类型 ;
端口1 ... ,端口n : 端口类型 ) ;
END COMPONENT;

COMPONENT”开头和以“END COMPONENT；”结尾，COMPONENT后是调用的元件名，后面是被调用元件的端口信息。元件调用语句作用是调用子元件，子元件是设计者事先设计好的存档模块。元件调用语句

元件调用语句的一般形式是：

标号标识符 : 元件符号 PORT MAP( 关联表 ) ;

标号标识符是对被调用元件重起的元件名。而元件符号就是被调用的元件模块名，即和元件说明语句中的语句说明的元件名相对应。

结构描述的设计实例

学习指导：
　　本知识点主要结合实例学习如何用VHDL语言对一个硬件结构进行描述. 　　

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例26：用VHDL结构描述设计一全减器，全减器可由两个半减器和一个或门组成。

设计全减器时需要调用半减器和或门,因此,应首先用VHDL的行为描述设计半减器和或门：

半减器:
ENTITY halfsub IS
PORT(A,B:IN BIT;
T,C:OUT BIT);
END halfsub;
ARCHITECTURE halfsub_arc OF halfsub IS
BEGIN
PROCESS(A,B)
BEGIN
T= A XOR B AFTER 10 ns;
C = (NOT A) AND B AFTER 10 ns;
END PROCESS;
END halfsub_arc;

描述或门的VHDL程序如下：

ENTITY orgate IS
PORT(A1,B1:IN BIT;
O1:OUT BIT);
END orgate;
ARCHITECTURE orgate_arc OF orgate IS
BEGIN
O1= A1 OR B1;
END orgate_arc;

然后设计全减器,

　　以一些中间信号temp_T,temp_c1和temp_c2, 将两个半减器，一个或门的端口连接起来形成对全减器的结构描述。图10-5(b)所示虚线框有各元件之间的连线命名。下面是全减器的VHDL程序描述。

ENTITY fullsub IS
PORT(I1,I2,C_IN:IN BIT;
FT,C_OUT:OUT BIT);
END fullsub;
ARCHITECTURE fullsub_arc OF fullsub IS
SIGNAL temp_T,temp_c1,temp_c2:BIT;
COMPONENT halfsub