VHDL-87硬件描述

简介

VHDL (VHSIC Hardware Description Language) 是一种用于描述硬件的语言，特别适合数字逻辑设计。VHDL的第一个版本于1987年发布，因此被称为VHDL-87。本文将介绍VHDL-87硬件描述语言的一些基本概念，并提供一些数字逻辑设计的实践示例。

VHDL-87基本概念

实体 (Entity)

实体是VHDL-87中的一个主要概念，用于描述一个逻辑模块的接口。实体包含输入（input）和输出（output）端口，以及其他的属性和信号。以下是一个VHDL-87实体的示例：

entity AND_GATE is
    port (
        A, B: in bit;
        Z: out bit
    );
end AND_GATE;

上述代码定义了一个名为AND_GATE的实体，该实体有两个输入端口A和B，一个输出端口Z。输入端口和输出端口的类型为位（bit）。

架构 (Architecture)

架构是用于描述一个实体的具体实现的部分。在VHDL-87中，可以为一个实体定义多个架构。以下是一个VHDL-87架构的示例：

architecture DATA_FLOW of AND_GATE is
begin
    Z <= A and B;
end DATA_FLOW;

上述代码定义了名为DATA_FLOW的架构，该架构为AND_GATE实体的具体实现。在这个架构中，使用AND运算符实现了输入端口A和B的与操作，并将结果赋值给输出端口Z。

数字逻辑设计实践示例

1. 四位全加器

下面是一个使用VHDL-87描述的四位全加器的示例：

entity FULL_ADDER is
    port (
        A, B, CIN: in bit;
        SUM, COUT: out bit
    );
end FULL_ADDER;

architecture BEHAVIORAL of FULL_ADDER is
begin
    SUM <= (A xor B) xor CIN;
    COUT <= (A and B) or ((A xor B) and CIN);
end BEHAVIORAL;

上述代码中，我们定义了一个名为FULL_ADDER的实体，其中有三个输入端口A、B和CIN，两个输出端口SUM和COUT。使用异或（xor）和与（and）操作实现了四位加法器的逻辑。

2. 二进制加法器

下面是一个使用四位全加器构建的二进制加法器的示例：

entity BINARY_ADDER is
    port (
        A, B: in bit_vector(3 downto 0);
        SUM: out bit_vector(3 downto 0);
        COUT: out bit
    );
end BINARY_ADDER;

architecture STRUCTURAL of BINARY_ADDER is
    component FULL_ADDER
        port (
            A, B, CIN: in bit;
            SUM, COUT: out bit
        );
    end component;
    
    signal C: bit;
begin
    FA0: FULL_ADDER port map (A(0), B(0), '0', SUM(0), C);
    FA1: FULL_ADDER port map (A(1), B(1), C, SUM(1), C);
    FA2: FULL_ADDER port map (A(2), B(2), C, SUM(2), C);
    FA3: FULL_ADDER port map (A(3), B(3), C, SUM(3), COUT);
end STRUCTURAL;

上述代码中，我们定义了一个名为BINARY_ADDER的实体，其中有两个输入端口A和B（位向量类型），一个输出端口SUM（位向量类型）和一个输出端口COUT。使用四个四位全加器构建了一个二进制加法器的结构。

结论

VHDL-87是一个用于描述硬件的语言，在数字逻辑设计中有着广泛的应用。通过实体和架构的定义，可以方便地描述逻辑模块的接口和具体实现。以上两个实践示例展示了VHDL-87的基本语法和使用方法，希望对你理解和应用VHDL-87有所帮助。

本文来自极简博客，作者：微笑向暖阳，转载请注明原文链接：VHDL-87硬件描述

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