Chapter 2 VHDL Models

VHDL入门教程VHDL（Very High-speed Integrated Circuit HardwareDescription Language）是一种用于设计数字电路的硬件描述语言。

它是IEEE 1076标准中规定的一种语言，广泛应用于数字电路的设计、仿真和综合等领域。

本文将为大家介绍VHDL的基础知识和入门教程。

一、VHDL的基本概念1. 实体（Entity）：VHDL代码的最高层次，用于定义模块的输入、输出和内部信号。

2. 架构（Architecture）：定义了实体中的各个信号和组合逻辑的行为。

3. 信号（Signal）：表示数据在电路中的传输和操作。

4. 进程（Process）：定义了组合逻辑的行为，用于描述信号之间的关系。

5. 实体声明（Entity Declaration）：用于描述模块的名称、输入、输出和内部信号。

6. 架构声明（Architecture Declaration）：用于描述模块的内部逻辑。

二、VHDL的基本语法1.实体声明语法：```entity entity_name isport ( port_list );end entity_name;```其中，entity_name是实体的名称，port_list是实体的输入、输出和内部信号。

2.架构声明语法：```architecture architecture_name of entity_name issignal signal_list;beginprocess (sensitivity_list)begin--逻辑行为描述end process;end architecture_name;```其中，architecture_name是架构的名称，entity_name是实体的名称，signal_list是架构的内部信号，sensitivity_list是触发事件的信号列表。

三、VHDL的基本例子下面以一个简单的4位加法器为例介绍VHDL的编写和仿真流程。

vhdl课后习题答案VHDL课后习题答案在学习VHDL（VHSIC Hardware Description Language）这门课程时，课后习题是巩固知识、提高能力的重要方式。

通过认真完成课后习题并查看答案，我们可以更好地理解和掌握VHDL的相关知识，提高自己的编程能力。

下面我们将通过几个典型的VHDL课后习题答案来展示VHDL的魅力和应用。

1. 课后习题一题目：使用VHDL编写一个简单的门电路，包括AND门、OR门和NOT门，并进行仿真验证。

答案：首先，我们定义AND门、OR门和NOT门的输入输出信号。

然后，使用VHDL语言编写各个门电路的逻辑实现，并进行仿真验证。

最后，我们可以观察仿真波形图，验证门电路的功能是否符合预期。

2. 课后习题二题目：使用VHDL编写一个4位全加器，并进行综合、布线和时序分析。

答案：首先，我们定义全加器的输入输出信号。

然后，使用VHDL语言编写4位全加器的逻辑实现，并进行综合、布线和时序分析。

最后，我们可以观察综合和布线报告，分析全加器的资源利用情况和时序性能。

3. 课后习题三题目：使用VHDL编写一个有限状态机（FSM），实现一个简单的计数器，并进行状态转移图和状态转移表的分析。

答案：首先，我们定义有限状态机的状态和状态转移条件。

然后，使用VHDL 语言编写有限状态机的逻辑实现，并进行状态转移图和状态转移表的分析。

最后，我们可以观察状态转移图和状态转移表，验证有限状态机的状态转移是否符合预期。

通过以上几个VHDL课后习题答案的展示，我们可以看到VHDL在数字电路设计和硬件描述方面的强大应用。

通过学习VHDL并完成课后习题，我们可以提高自己的编程能力，掌握数字电路设计的基本原理和方法。

希望大家在学习VHDL的过程中能够认真完成课后习题，并不断提高自己的编程水平。

VHDL ----- Quartus II（11.1版本）调用Modelsim进行仿真之前仿真一直是用Quartus II自带的“Vector Waveform File”，但因其功能有限，在老师的推荐下接触了Modelsim,捣腾了一段时间之后总算有所收获了。

在查资料的过程中，发现好多二者联合的讲解都是用Verilog语言写的例子，而VHDL很少。

以下是我总结的用VHDL 语言的具体步骤以及要注意的细节～～坎坷的路就略过了，直接展示成果。

例子是‘八位七段数码管的动态扫描显示’一．用Quartus II 进行VHDL语言编译1.首先建立工程File->New project Wizard（第三个图标）填入所建工程的目录以及名称，注意稍后的源程序中实体名必须和这里的名称相同。

填好后单击finish，然后单击yes。

2.新建VHDL源程序文件File->New->VHDL File->OK将程序写进去（这里只讲步骤，不讲源程序的写法）注意：程序中的实体名必须和之前建工程时所命名的文件名相同！然后保存一下，不用改动，直接单击保存。

3.编译快捷键按钮在界面中上方的红色倒三角，显示编译成功之后关闭编译报告。

4.设备设置具体的实验器件根据提供的实验板设定Assignment->Device4.引脚分配Assignment->Pin Planner在Location下的方格中填入对应的硬件引脚，也是根据实验板而定6.引脚分配好之后再次编译一下，使分配的引脚起作用。

一、调用Modelsim1、设置仿真工具为Modelsim-alteraTool->Options->EDA Tool Options,在Modelsim-Altera后面的地址改为Modelsim-Altera.exe在你电脑中的位置，然后点击OK。

2、写TestBench文件，这里使用Quartus II生成的模板Processing->start->Start TestBench Template Writer,显示成功后关闭生成报告。

vhdl的名词解释VHDL，即VHSIC（Very High-Speed Integrated Circuits） Hardware Description Language，是硬件描述语言的一种。

它是一种用于描述数字电路和系统的语言，广泛应用于电子设计自动化（EDA）领域，特别是在数字电路设计、验证和仿真上。

VHDL的设计初衷是为了提供一种高层次的抽象，使设计人员能够更容易地描述复杂的硬件系统。

在VHDL中，主要有以下几个概念和关键词需要理解和解释。

1. 实体（entity）实体是VHDL代码中描述设计组件的顶层概念。

它类似于面向对象编程中的类定义，定义了一个模块的接口特性，包括输入、输出、信号和配置等。

实体在设计中起到了模块化的作用，能够将整个电路划分为相互独立且可复用的部分。

2. 体系结构（architecture）体系结构是对实体的具体实现描述。

它包含了实体中组件的结构和行为信息，以及内部信号和寄存器等。

体系结构中定义了组件的内部逻辑，以及如何将输入转换为输出。

一个实体可以有多个体系结构，用于实现不同的功能或优化设计。

3. 信号（signal）信号是数据在VHDL设计中的基本单元。

它类似于编程语言中的变量，用于在不同的组件之间传递数据。

在VHDL中，信号可以是标量（单个值）或向量（多个值）。

通过信号的赋值和传输，不同的组件能够进行数据的交互和处理。

4. 进程（process）进程是VHDL中的一种行为描述方式。

它类似于软件中的线程，可以定义一个并发执行的代码块。

进程可以响应信号的变化、执行逻辑操作、进行状态转换等。

通过进程，设计者可以描述顺序逻辑和组合逻辑的行为。

5. 泛型（generic）泛型是VHDL中的一种参数化机制。

它类似于编程语言中的函数模板或宏定义，用于在实体或体系结构中定义一组可配置的属性。

通过泛型，可以实现各种配置的复用，使得设计更加灵活和可扩展。

6. 测试台（testbench）测试台是用于验证和仿真VHDL设计的环境。

vhdl others用法VHDL是一种用于硬件描述语言的编程语言，它广泛应用于数字系统设计和硬件描述领域。

除了常见的VHDL语言的基本用法外，还有一些其他能够增强代码可读性和提高设计效率的技巧和方法。

本文将以"VHDL 其他用法"为主题，一步一步回答如下问题。

1. 介绍一些提高代码可读性的VHDL技巧和方法。

代码的可读性对于设计师和团队合作非常重要。

在VHDL中，可以采取以下一些方法来提高代码的可读性。

- 使用有意义的变量和信号名称：为了增强代码的可读性，应该选择具有描述性的变量和信号名称。

这样可以让其他人更容易理解代码的含义和功能。

- 使用注释：在代码中添加注释可以提供关于代码逻辑、功能和目的的详细说明。

这样其他人可以更容易理解代码的意图。

- 模块化设计：将大型的设计任务分解成小的模块，这样可以降低代码的复杂性。

每个模块都有自己的功能和输入输出接口，这样可以更容易理解和维护代码。

- 使用枚举类型：枚举类型可以为信号和变量定义一组具体的命名值，使代码更加清晰和易于理解。

2. 介绍一些提高设计效率的VHDL技巧和方法。

设计效率是一个重要的考量因素。

在VHDL中，可以采取以下一些方法来提高设计效率。

- 重用代码：将常用的功能和模块封装成库文件和组件，以便在其他设计中重复使用。

这样可以减少代码的重复编写，提高设计效率。

- 使用泛型：泛型允许在设计时动态地定义参数，并根据参数的值自动生成合适的硬件结构。

这样可以快速进行设计的定制化和参数化，提高设计效率。

- 使用生成语句：生成语句能够根据特定的规则生成多个实例。

这样可以在设计中实现重复的结构，并减少对复杂性和维护性的影响。

- 使用函数和过程：函数和过程可以使设计更加模块化和可重用。

它们可以用于实现特定的功能、算法和处理逻辑。

使用函数和过程可以减少代码的复杂性，并提高设计效率。

3. 介绍一些其他VHDL技巧和方法。

除了提高代码可读性和设计效率的技巧和方法之外，还有一些其他的VHDL技巧和方法。

VHDL仿真--ModelSim使用简介-------转自网络仿真有两种方法。

一种是Basic Simulation，就是直接建立库，然后编译源文件。

另一种是通过建立Project 来仿真，建立Project时软件会为它建立一个库，然后的仿真是一样的。

Basic Simulation的流程图如下下面详细写一个例子的步骤1. 建立库。

选择菜单File>New>Library。

建立新库就选a new library and a mapping to it，library name 和library physical name 都填work（当然其它名也行）。

如下图。

确定后，在Work Space区的Library选项卡里就能看到新建的库work。

2. 编译VHDL或Verilog HDL源文件。

选择菜单Compile>Compile，在弹出的窗口中打开Model Sim安装文件夹下的/modeltech/examples/tutorials/vhdl/basicSimulation/ (里面是软件自带教程的例子逻辑，Verilog HDL对应的例子在/examples/tutorials/verilog/basicSimulation里）。

将里面的counter.vhd 和tcounter.vhd一起选中，点击Compile，然后点击Done关闭弹出窗口。

这两个源文件就编译好了，在Work Space区里的Library卡里可以看到库work下出现了两个编译完成的entity(或module)，如下图。

3. 仿真。

在Work Space区的library选项卡中，展开库work前的加号，双击test_counter，载入到仿真。

这时Work Space区中新增了一些选项卡，弹出了Objects面板。

选择菜单View>Debug Windows>Wave调出波形窗口。

在Work Space面板的Sim选项卡中右击test_counter，选择Add>Add to Wave。