我的VHDL学习笔记（4）

• q : bufferr integer rang 15 dwonto 0   -- 定义q为buffer类型的端口，此端口的数据类型为integer，此整数的取值范围是从15到0。

注：

1.integer 的取值可用符号的32位2进制数表示。

2.需要注意的是，VHDL仿真器将integer类型作为有符号数处理，而VHDL综合器则将integer作为无符号数处理。而且VHDL综合器要求必须使用rang子句为所定义的数限定范围，然后根据所限定的范围来确定此信号或变量的2进制的位数，因为VHDL综合器无法综合未限定范围的恶整数类型的信号和变量。

3.整数在表达式中不加引号，而逻辑数必须加引号，一位的加单引号，一位以上的加双引号。

4.natural,positive 为integer的子类型。

•  关于signal

signal可作为内部的节点，这就决定它不需要像端口那样定义模式，即数据i流动不受方向限制，可用来建立寄存器等。

• 关于算数运算

VHDL规定加减等算数操作符对应的操作数只能是integer，而当不同数据类型间运算操作的时候就要调用运算符重载函数 ieee库中的std_logic_unsigned程序包中，其中预定义的操作符有+、-、*、=、>=、<=、>、<、/=、and、mod等,用法如下：

library ieee;

use ieee_logic_unsigned.all

• veriable 变量，也是数据对象的一种，赋值符号为“：=”。
• （others=>X）缺省赋值操作符，可以在较多的矢量赋值中作省略化的赋值。例如：

signal d1,d3 :std_logic_vector(4 dwonto 0)

veriable d2,d4:std_logic_vector(15 downto 0)

...

d1<=(others=>'0');

d2:=(1=>'1',4=>'1',others=>'0');

d3<=(1=>d1(3),3=>d2(3)???,others=>d1(2));

所谓同步异步都是对于时钟信号而言的，不依赖于时钟而有效的信号称为异步信号，否则称为同步信号。

 穿行并行，我的理解是如果将一个vector一次性一次送性的给另一个vector的话就是并行，如果是一个bit一个bit的送的话就是串行。

•  数据对象

VHDL中的数据对象有三种，常量（constant）、变量（veriable）、信号（signal），用来描述目标量的属性的。

1. 常量（constant），允许的三个设计单元有实体，结构体，程序包，块，进程，子程。常量的可视性，即常量的作用范围决定于它被定义的位置：包=>实体=>结构体=>进程等。signal 也有the same attribute.
2. 变量（veriable）,是一个局部量，只作用于在定义了变量的process和subprogram的顺序语句里面，而且变量的数据传输没有延时行为。变量的主要作用是在进程中作为临时的数据存储单元（当前）。
3. 信号（signal），信号的define 和使用的范围为entity,architecture和package，而不能在process和subprogram的顺序语句中。而且，在没有作特殊设置时，信号也有一个最小传输延时，它的硬件特征更为明显，类似于连接线，可以作为设计实体并行语句模块间的信息交流通道，它即可以保存当前值也可以保存历史值，和触发器的记忆功能有很好的对应关系，只是不必care信号上的数据流动方向。关于信号的初始值的设定和veriable一样，因为电路上电后的随机性，因此综合器并不支持设置初始值。由于process的敏感列表里可以有信号，那么信号就能把process外部的信息引入或传出.在process中，当多个同名信号被赋值，只执行最后一个，因为当遇到end process的时候才对signal赋值。但是当并行语句中却不允许同一信号有多个驱动源的。
4. 硬件电路系统上来看，变量和信号相当于电路系统中的连线和连线上传输的信号，常量相当于电路中的恒定电平，如gnd和vcc。在不完整条件语句中，变量和信号有同样的功能都能。 
5. 关于process(clk) begin

if clk'event and clk='1' then

a<=d;        --d,q为port，a,b为signal    

b<=a;

q<=b;

end if ;

end  process;中的一些问题！

首先，此进程描述的是当clk上升沿发生时，将信号由port d输入到a到b,再由port q输出。

下面要说的是这个进程执行时的几个问题。

首先，此进程执行的时候，a的赋值，b的赋值，q的赋值是并行执行的，也就是说a,b,q的赋值是同时的。但这是在进程中，也就是说应该先将a赋值，再将a的值赋给b,最后把b的值由q输出，这样一个顺序执行，为什么会是并行执行的呢？为什么赋值结束后q输出的值并不是d输入的值呢，而是上一时钟b的值？

这是因为，对于某一个时钟周期的信号，确实是按从a到b到q的顺序传输的。而对于同一个时钟，各个节点上的信号都不是当前其上一个节点上的信号，原因很简单，就是因为要有一个固定延时赋值才完成。也就是说q输出的值是b上一时钟的值，而b被更新的值是上一时钟a的值... ...而当前这个时刻，每一个一个节点的值都是被赋给的新值，也就是说，在这个固定延时时间里，各个节点被赋值是同时发生的。

这个进程中的信号的顺序赋值，很完美的体现了硬件行为，即整体描述了一个信号是如何在节点之间传递的，又描述出每个时钟的信号都是如何在节点之间动作的，这就是HDL的魅力吧！~呵呵