VHDL作业及答案.doc

第4节 PPT课件作业1.VHDL程序一般包含几个组成部分？各部分的作用是什么？ 实体，结构体，库，程序包，配置实体：用于描述所设计系统的外部接口特性；即该设计实体对外的输入、输出端口数量和端口特性。结构体：用于描述实体所代表的系统内部的结构和行为；它描述设计实体的结构、行为、元件及内部连接关系。库：存放已经编译的实体、构造体、程序包集合和配置。程序包：存放各设计模块都能共享的数据类型、常数和子程序库；配置：实体对应多个结构体时，从与某个实体对应的多个结构体中选定一个作为具体实现。2.端口模式有哪几种？buffer类型与inout类型的端口有什么区别？Out, in, inout, bufferout (输出):只能被赋值，用于不能反馈的输出；in (输入):只能读，用于时钟输入、控制输入单向数据输入；inout(输入输出) :既可读又可被赋值，被读的值是端口输入值而不是被赋值，作为双向端口。buffer(缓冲):类似于输出，但可以读，读的值是被赋值，用做内部反馈用，不能作为双向端口使用。3.下列标识符中，哪些是非法的？Led3 coder_ _1 end port std_machine 2adder decoder*8and_2_ _decoder_1 and2 and_2 and_ _2 and-24.指出下面的实体描述中存在的四处语法错误并改正 LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; ENTITY mux21a IS PORT( a, b, s : IN BIT ; y : OUT BIT ;) ; （1.删除括号内的分号） END ENTITY mux; （2.改为mux21a） ARCHITECTURE one OF mux21a IS BEGIN PROCESS(a,b,s) Begin if s=0 then y=a ; else y=b ; end if ; end process （结束少了一个分号）END ARCHITECTURE none ; （none改为one） 5.写出下图所示的设计实体mux41的实体声明。所有端口都采用bit或bit_vector类型。 mux41AaBAaCBAaDCBAaSEL1.0QDCBAa ENTITY mux41 IS PORT( A, B, C,D : IN BIT ; SEL : IN BIT_VECTOR(1 DOWNTO 0) ; Q : OUT BIT) ; END ENTITY mux41;6.表达式C=A+B中，A、B、C的数据类型都是STD_LOGIC_VECTOR，是否能直接进行加法运算？说明原因和解决方法。 答：不能直接进行加法运算。因为+号只能对整数类型进行直接相加，如果要对STD_LOGIC_VECTOR数据类型进行+法操作，需要调用运算符重载，即在程序的开头打开IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL程序包，或者把STD_LOGIC_VECTOR数据类型改为整数类型。7.能把任意一种进制的值向一整数类型的对象赋值吗？如果能，怎样做？答：能。见书上P322页8.判断下列VHDL的数值表示是否合法，如果有误指出原因 16#0FA# 10#12F# 8#789# 8#356# 2#0101010#9.数据类型BIT，INTEGER,BOOLEAN分别定义在那个库中？哪些库和程序包总是可见的？答：BIT，INTEGER,BOOLEAN分别定义在STD库的STANDARD程序包中（见书上P324-325） WORK库,STD库总是可见的（P316-317）11.VHDL语言数据对象有哪几种？作用范围如何？对其赋初值作用有何不同？ 答：VHDL语言数据对象有信号，变量，常量。要回答的特别详细12.判断下面三个程序中是否有错误，若有则指出错误所在。程序1： signal a,en: std_logic ;process(a,en) variable b: std_logic;begin if en=1 then b=a ; (错误2处。1. en 为std_logic类型，此类型赋值为en=1；2. b 为变量，变量赋值采用 ：= ) end if ;end process ;程序2：architecture one of sample is variable a,b,c: integer ;（结构体里面不能定义变量，只能定义信号）begin c=a+b ;end architecture one;程序3：library ieee;Use ieee.std_logic_1164.all;Entity mux21 is Port (a, b : in std_logic；sel: in std_logic；c : out std_logic)；end Entity sam2;（1. sam2改为mux21）architecture one of sample is （2. sample改为mux21） begin process(a,b.sel) (6.if语句应该放在process中) begin if sel=0then c:=a; （3.端口赋值采用= ,改为c=a）else c:=b; （4.端口赋值采用= ,改为c=b） end if; end process ; end architecture two; （5. two改为mux21）1在VHDL中，如何描述时钟信号上升沿和下降沿？请分别列举两种不同的方法1叙述进程语句的语法格式，并说明各组成部分的功能和作用。(回答要详细) process（敏感信号表） 进程说明部分 begin 顺序处理语句 end process 标号；1. 敏感信号表内为信号列表，该表内的信号的变化将引起进程的执行。多数VHDL综合器要求敏感信号表必须列出本进程中所有输入信号名。2. 进程说明用来定义在该进程中需要用到的局部量，如变量、常数等，在此处定义的变量是局部量，只能在该进程中使用，其他地方不能使用。特别强调在进程说明部分只能定义局部变量，不能定义信号和共享变量。3. 顺序描述语句是一段顺序执行的语句，具体描述进程的行为.如：信号赋值，变量赋值，if语句，case语句等。1进程的敏感信号表具有什么作用？列出敏感信号时应注意什么？(回答要详细)答：敏感信号表中有多个敏感信号时，其中任一个信号的变化都会引起进程启动，写敏感信号表时，尽量将在进程中被读取的信号列全。若无敏感信号表，就必须放一个WAIT语句在进程内作为进程启动语句16. 进程设计要点是什么? (回答要详细) PROCESS为一无限循环语句 PROCESS中的顺序语句具有明显的顺序/并行运行双重性进程内部只能加载顺序语句，但进程本身是并行语句出现在结构体中，它与其他并行结构或进程之间在结构体中是并行运行的 进程语句本身是并行语句 一个进程中只允许描述对应于一个时钟信号的同步时序逻辑 进程必须由敏感信号的变化来启动敏感信号表中有多个敏感信号时，其中任一个信号 的变化都会引起进程启动，写敏感信号表时，尽量将在进程中被读取的信号列全。无敏感信号表，就必须放一WAIT语句在进程内作为进程启动语句 信号是多个进程间的通信线在结构体中多个进程可以并行运行，多个进程之间的通 信是通过信号来实现。因此，在任一进程的进程说明部分不允许定义信号第5节 PPT课件作业1. 顺序语句和并行语句分别有哪些？顺序语句和并行语句主要有什么区别？2. 用IF和when-else语句编写全加器（自己结合PPT，编程实现。）3. 用元件例化法实现4位加法器。（自己结合2位加法器的方法，编程实现。）4. 阅读下面的程序，分析其实现的逻辑功能，并说明是时序逻辑还是组合逻辑 library ieee;Use ieee.std_logic_1164.all;Entity decoder is Port (a : in std_logic_vector(9 downto 0)；c : out integer range 0 to 9)；end Entity decoder ;architecture one of decoder is beginwith a selectc=0 when “0000000001” , 1 when “0000000010” ,2 when “0000000100” ,3 when “0000001000” ,4 when “0000010000” ,5 when “0000100000” ,6 when “0001000000” ,7 when “0010000000” ,8 when “0100000000” ,9 when “1000000000” ,0 when others ;end architecture one;组合电路：译码电路。从低位到高位依次判断10位2进制数的哪一位是有效数字1，并输出有效数字所在数据位置。5. 结构体的描述方式有几种方式？各有什么特点？1.行为描述方式：只需描述输入与输出的行为，不关注具体的电路实现，一般通过一组顺序的VHDL进程来反映设计的功能和算法；2.数据流描述方式：这种描述将数据看成从设计的输入端到输出端，通过并行语句表示这些数据形式的改变，即信号到信号的数据流动的路径和形式进行描述；3.结构描述方式：多用在多层次的设计中，通过调用库中得元件或已经设计好的元件，进行组合来完成实体功能的描述，它只表示元件和元件之间的互连.6. 下面是三人表决器的VHDL描述，分析其实现机制，并说明三个不同的结构体分别用 了什么描述方法。library ieee;Use ieee.std_logic_1164.all;Entity voter3 is Port (a,b,c : in bit；m : out bit)；end Entity voter3 ;结构体描述方法1：（属于结构体的数据流描述方式。）architecture one of voter3 isbeginwith a&b&c selectm=1 when “110”|“101”|“011”|“111”,0 when others;end architecture one;结构体描述方法2：（采用了进程，属于结构体的行为描述方式）architecture two of voter3 isbeginprocess(a,b,c)constant lookuptable :bit_vector(0 to 7):= “00010111”;variable index: natural;beginindex:=0;if a=1 then index:= index+1; end if ;if b=1 then index:= index+2; end if ;if c=1 then index:= index+4; end if ;mlookuptable(index);end process;end architecture two;结构体描述方法3：（采用元件例化，调用了其他元件，属于结构体的结构描述方式）architecture three of voter3 is component and2 port (in1,in2: in bit; out1: out bit);end component;component or2 port (in1,in2,in3: in bit; out1: out bit);end component;signal w1,w2,w3:bit;begingate1: and2 port map (a,b,w1);gate2: and2 port map (b,c,w2); gate3: and2 port map (a,c,w3); gate4: or3 port map (w1,w2,w3,m);end architecture three;第6节PPT课件作业1. 设计一个比较电路，当输入的8421BCD码值大于4时，输出为1，否则输出为0（自己编写。）2. 编程实现3-8译码器。(结合数码管译码器的方法，查询资料编写)3. 编程实现2个数相加的加法器。其中加数和被加数均为4位二进制数。(结合PPT的 位加法器，编程实现)4. 8位右移寄存器（自己编写。）