數(shù)字電路模塊的vhdl設(shè)計(jì)

1、數(shù)字電路模塊的VHDL設(shè)計(jì),組合模塊的設(shè)計(jì)時(shí)序模塊的設(shè)計(jì)存儲(chǔ)模塊的設(shè)計(jì),組合模塊的VHDL設(shè)計(jì),基本邏輯單元電路數(shù)據(jù)傳輸控制電路數(shù)據(jù)編碼轉(zhuǎn)換電路數(shù)據(jù)運(yùn)算電路,基本邏輯單元的設(shè)計(jì),基本門電路表達(dá)簡單邏輯關(guān)系，采用簡單的賦值語句就能方便地實(shí)現(xiàn)；沒有必要采用更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。例如：反相器 y <= not a;4輸入與非門 y <= not (a0 and a1 and a2 and a3);與或非 y

2、<= not((a1 and a2) or( a3 and a4));,基本邏輯單元的設(shè)計(jì),為了表達(dá)門電路的延遲時(shí)間，可以利用after語句表達(dá)延遲時(shí)間；對(duì)基本門電路延遲時(shí)間的設(shè)計(jì)能夠較真實(shí)地模擬電路信號(hào)傳輸?shù)膶?shí)際情況，分析時(shí)序步驟的正確性，避免競爭冒險(xiǎn)；但此類語句對(duì)電路綜合沒有效果；,基本邏輯單元的設(shè)計(jì),例：3輸入端異或門參見 p.417 表5-46 architecture rtl of kxor3 issignal y

3、1: std_logic;beginy1<= a xor b xor c ;y<= y1 after 3 ns when y1='1' else y1 after 5 ns when y1='0' ;end rtl;,,數(shù)據(jù)傳輸控制單元的設(shè)計(jì),三態(tài)總線控制；多路數(shù)據(jù)選擇控制；多路數(shù)據(jù)分配控制；,,數(shù)據(jù)傳輸控制單元：三態(tài)控制,單元器件的三態(tài)輸出描述：引入中間信號(hào)，采

4、用條件賦值語句；例： 4輸入與非門y <= not (a0 and a1 and a2 and a3)；改為：y1 <= not (a0 and a1 and a2 and a3)；y<=y1 when en='1' else 'Z';,,數(shù)據(jù)傳輸控制單元：三態(tài)控制,單向總線控制,,數(shù)據(jù)傳輸控制單元：三態(tài)控制,單向總線控制 74x541 p.272 圖5-57arch

5、itecture d of k74541 issignal en:std_logic;begin en'Z');end d;,,數(shù)據(jù)傳輸控制單元：三態(tài)控制,雙向總線控制,,數(shù)據(jù)傳輸控制單元：三態(tài)控制,雙向總線控制 74x245 p.273 圖5-58entity k74245 is port(a,b:inout std_logic_vector(7 downto 0); dir,g:i

6、n std_logic); end k74245;architecture dfl of k74245 isbegin b'Z');end dfl;,,數(shù)據(jù)傳輸控制單元：三態(tài)控制,注意：雙向總線在功能仿真時(shí)的輸入設(shè)置a和b的輸入不要同時(shí)存在；設(shè)置a的輸入時(shí)，則b為輸出，應(yīng)將b的輸入設(shè)置為高阻；反過來也是同樣；轉(zhuǎn)換傳輸方向時(shí)，應(yīng)該以雙向阻塞作為間隔，避免出現(xiàn)沖突。,,數(shù)據(jù)傳輸控制單元： MUX,,數(shù)據(jù)

7、傳輸控制單元： MUX,MUX是電路中控制數(shù)據(jù)流動(dòng)最為常用的手段；根據(jù)控制量的數(shù)值由多路數(shù)據(jù)中選擇一路輸出；采用選擇賦值能夠非常直觀地表達(dá)MUX的概念；,,數(shù)據(jù)傳輸控制單元： MUX,4路8位數(shù)據(jù)選擇器architecture rtl of mux4in8b isbegin with s select y 'U') when others;end rtl;,,數(shù)據(jù)傳輸控制單元： MUX,architect

8、ure beh of mux4in8p isbegin process(s,a,b,c,d) begin case s is when "00" => y y y y y'U'); end case; end process;end beh;,采用進(jìn)程和case語句實(shí)現(xiàn),數(shù)據(jù)編碼轉(zhuǎn)換單元,該類電路為多路輸入/多路輸出，將輸入的編碼轉(zhuǎn)

9、換為對(duì)應(yīng)的輸出的編碼；采用選擇賦值語句可以對(duì)各類碼制轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行設(shè)計(jì)。,數(shù)據(jù)編碼轉(zhuǎn)換單元：二進(jìn)制譯碼器,architecture rtl of v74x138 issignal yli:std_logic_vector(0 to 7);begin with a select yli<= "01111111" when "000", "10111111"

10、when "001", "11011111" when "010", "11101111" when "011", "11110111" when "100", "11111011" when "101", "11111101&q

11、uot; when "110", "11111110" when "111", "11111111" when others; yl<=yLi when (g1 and not g2al and not g2bl)=‘1’ else “11111111”; end rtl;,數(shù)據(jù)編碼轉(zhuǎn)換單元：8421-余3碼,architectur

12、e rtl of kbcd_ex3 isbegin with a select y<= "0011" when "0000", "0100" when "0001", "0101" when "0010", "0110" when "0011", &q

13、uot;0111" when "0100", "1000" when "0101", "1001" when "0110", "1010" when "0111", "1011" when "1000", "1100"

14、; when "1001","1111" when others;end rtl;,數(shù)據(jù)編碼轉(zhuǎn)換單元：7段譯碼器,輸入4位BCD碼，產(chǎn)生7個(gè)輸出，分別驅(qū)動(dòng)相應(yīng)顯示器件；p.261 圖5-44,考慮7段輸出與數(shù)字的對(duì)應(yīng)關(guān)系，可以得出如下關(guān)系 abcdefg 0：0000--1111110 1：0001--0110000 2：0010--1101101 3：0011--

15、1111001,數(shù)據(jù)編碼轉(zhuǎn)換單元：7段譯碼器,architecture d of bcdseg7 isbegin y<="1111110" when data="0000" else "0110000" when data="0001" else "1101101" when data=&qu

16、ot;0010" else "1111001" when data="0011" else "0110011" when data="0100" else "1011011" when data="0101" else "0011111

17、" when data="0110" else "1110000" when data="0111" else "1111111" when data="1000" else "1110011" when data="1001" else

18、 “0000000” ; end d;,數(shù)據(jù)編碼轉(zhuǎn)換單元：優(yōu)先編碼器,architecture rtl of kencoder issignal a1:std_logic_vector(2 downto 0);begin a1 <="000" when i(7)= '0' else "001" when i(7 downto 6)="

19、;10" else "010" when i(7 downto 5)="110" else "011" when i(7 downto 4)="1110" else "100" when i(7 downto 3)="11110" else "101&

20、quot; when i(7 downto 2)="111110" else "110" when i(7 downto 1)="1111110" else"111";a<=a1 when el='0' else "111";end rtl;,數(shù)據(jù)檢測單元：奇偶校驗(yàn)器,奇偶校驗(yàn)電路是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)錯(cuò)誤檢

21、驗(yàn)的一種基本電路，其方式是檢測在輸入數(shù)據(jù)中‘1’的個(gè)數(shù)是奇數(shù)還是偶數(shù)；通常采用異或門的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。,,數(shù)據(jù)檢測單元：奇偶校驗(yàn)器,architecture rtl of kparity9 issignal y1,y2,y3,y: std_logic;beginy1<= i(1) xor i(2) xor i(3) ;y2<= i(4) xor i(5) xor i(6) ;y3<= i(7) xor i(8) x