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第二章VHDL语法基础2020/1/172——存放各种类型数据的容器，包括变量、常量和信号1.变量（VARIABLE）规则：只能在进程（PROCESS）、函数（FUNCTION）和过程（PROCEDURE）中说明和使用的局域量定义格式：VARIABLE变量名：数据类型{：=初始值}例如：VARIABLEa：INTEGERVARIABLEb：INTEGER:=2；2.1VHDL数据对象2020/1/173变量赋值语句：目标变量名：=表达式例如：VARIABLEx，y：REALVARIABLEa，b：BITVECTOR（0TO7）；x:=100.0；y:=1.5+x；a:=“1010101”a（3TO6）:=（‘1’，‘1’，‘0’，‘1’）；a（0TO5）:=b（2TO7）；2020/1/1742.信号（SIGNAL）规则：信号是在结构体（ARCHITECTURE）、程序包（PACKAGE）和实体中说明的全局量。信号定义格式：SIGNAL信号名：数据类型：=初值；例如：SIGNALtemp：STDLOGIC：=‘0’；SIGNALflaga，flagb：BITSIGNALdata：STDLOOGICVECTOR（15DOWNTO0）;2020/1/175信号赋值语句：目标信号名＜=表达式例如：x＜=9；y＜=x；z＜=xAFTER5ns；信号与变量的区别：（1）使用场合不同；（变量：进程；信号：结构体）（2）变量用“:=”号赋值，其值被立即使用（无时间延迟）；而信号用“＜=”赋值，其值可以附加延迟。2020/1/1763.常数（CONSTANT）规则：常数在程序前部定义，且一旦被赋值就不能再改变。常数定义格式：CONSTANT常数名：数据类型：=初值；例如：CONSTANTfbus：BITVECTOR：=“010111”；CONSTANTVcc：REAL：=5.0；CONSTANTdely：TIME：=25ns；2020/1/1771.数字型文字——由数字、小数点和下划线组成（1）整数文字5,678,156E2,45_234_287(=45234287)（2）实数文字188.993,88_670_551.453_909（3）以数制基数表示的文字格式：数制#数值#例如：10#170#16#FE#2#11010001#8#376#2.2VHDL文字规则2020/1/178（4）物理量文字例如：60s，100m2.字符串文字字符——以单引号括起来的数字、字母和符号（ASCII码）例如：’0’,’1’,’A’,’B’,’a’,’b’字符串——一维的字符数组，用双引号括起来。（1）文字字符串例如：”ABC”,”ABOY.”,”A”2020/1/179（2）数值字符串——矢量格式：数制基数符号“数值字符串”其中：B——二进制基数符号；O——八进制基数符号；X——16进制基数符号；例如：B“111011110”；矢量数组，长度为9O“15”；等效B“001101”，长度为6X“AD0”；等效B“101011010000”，长度为122020/1/17103.标识符——是用户给常量、变量、信号、端口、子程序或参数定义的名字规则：以字母开头，后跟若干字母、数字或单个下划线构成，但最后不能为下划线。例如：h_adder,mux21,example为合法标识符；2adder,_mux21,ful__adder,adder_为错误的标识符。VHDL’93标准支持扩展标识符，以反斜杠来定界，允许以数字开头，允许使用空格以及两个以上的下划号。例如：\74LS193\,\ABOY.\等为合法的标识符。2020/1/17114.下标名——数组格式：标识符（表达式）例如：b（3）5.段名——多个下标名的组合格式：标识符（表达式方向表达式）方向：TO——下标序号由低到高DOWNTO——下标序号由高到低例如：D（7DOWNTO0）；表示数据总线D7～D0D（0TO7）；表示数据总线D0～D72020/1/17121.标量型（ScalarType）——单元素的最基本数据类型（1）实数类型（2）整数类型（3）枚举类型（4）时间类型2.3.1VHDL数据类型2.复合类型（CompositeType）（1）数组型（Array）（2）记录型（Record）2020/1/17133.存取类型（AccessType）——为数据对象提供存取方式4.文件类型（FilesType）——提供多值存取类型2.3.2VHDL的预定义数据类型——在IEEE库中的标准程序包（STANDARD）中预先定义的数据类型。2020/1/17141.布尔（BOOLEAN）数据类型包括逻辑“假”（FALSE）和逻辑“真”（TRUE），定义语句：TYPEBOOLEANIS（FALSE，TRUE）；--以枚举类型定义2.位（BIT）数据类型包括‘0’和‘1’，定义语句：TYPEBITIS（‘0’，‘1’）2020/1/17153.位矢量（BITVECTOR）数据类型位矢量是用双引号括起来的数字序列，如“0011”，X“00FD”定义语句：TYPEBITVECTORISARRAY（NaturalRange〈〉）OFBIT；--“〈〉”表示数据范围未定界规则：使用位矢量必须注明位宽，例如：SIGNALa：BITVECTOR（7DOWNTO0）；--定义a为由a(7)～a(0)构成矢量，左为a(7)右为a(0)；2020/1/17164.字符（CHARACTER）数据类型字符是用单引号括起来的ASCII码字符，如‘A’,‘a’,‘0’,‘9’定义语句：TYPECHARACTERIS（ASCII码字符表中的全部字符）5.整数（INTEGER）数据类型整数包括：正整数、负整数和零范围：32位带符号数原码，即-(231-1)～+(231-1)（-2147483647～+2147483647）2020/1/17176.自然数（NATURAL）和正整数（POSITIVE）数据类型自然数——包括0和正整数正整数——不包括0的正整数7.实数（REAL）数据类型由正、负、小数点和数字组成，如：-1.0，+2.5，-1.0E38范围：-1.0E+38TO+1.0E+382020/1/17188.字符串（STRING）数据类型字符串是用双引号括起来的字符序列，也称字符矢量或字符串数组。例如，“ABOY.”，“10100011”9.时间（TIME）数据类型时间是物理量数据，由整数数据和单位两部分组成，定义语句：2020/1/1719TYPETIMEISRANGE–2147483647TO2147483647unitsfs；--飞秒（10-15S）VHDL中的最小时间单位ps=1000fs；--皮秒ns=1000ps；--纳秒us=1000ns；--微秒ms=1000us；--毫秒sec=1000ms；--秒min=60sec；--分hr=60min；--时ENDunits；2020/1/172010.错误等级（SeverityLevel）错误等级数据用于表征系统的状态，包括：NOTE（注意），WARNING（警告），ERROR（出错），FAILURE（失败）。在仿真过程中，可输出这4种值来提示被仿真系统当前的工作状态。其定义如下：TYPEseverity_levelIS（note，warning，error，failure）；2020/1/17212.3.5IEEE预定义的标准逻辑位和矢量1.标准逻辑位（STDLOGIC）数据类型TYPESTDLOGICIS（‘U’--未初始化的‘X’--强未知的‘0’--强0‘1’--强1‘Z’--高阻态‘W’--弱未知的‘L’--弱0‘H’--弱1‘-’--忽略）；2.标准逻辑矢量（STDLOGICVECTOR）数据类型TYPESTDLOGICVECTORISARRAY（NaturalRange〈〉）OFSTDLOGIC；--〈〉表示范围未定2020/1/17222.3.6用户自定义数据类型方式定义格式：TYPE数据类型名IS数据类型定义OF基本数据类型或：TYPE数据类型名IS数据类型定义；例如：TYPEstISARRAY（0TO15）OFSTDLOGIC；TYPEweekIS（sun，mon，tue，wed，thu，fri，sat）；2020/1/17231.枚举类型（Enumerated）定义格式：TYPE数据类型名IS数据类型定义；例如：TYPEweekIS（sun，mon，tue，wed，thu，fri，sat）；2.整数类型和实数类型定义格式：TYPE数据类型名ISRANGE范围；例如：TYPEnum1ISRANGE0TO100；2020/1/17243.数组类型数组——是一组具有相同数据类型的元素的组合。定义格式：TYPE数组名ISARRAY（数据范围）OF数据类型；例如：TYPEdata_busISARRAY(7DOWNTO0)OFSTD_LOGIC；--定义数据总线，下标由高到低，即D7位权值最高，D0位权值最低。TYPEdata_busISARRAY(0TO7)OFSTD_LOGIC；--定义数据总线，下标由低到高，即D0位权值最高，D7位权值最低。2020/1/17254.记录类型（Recode）记录——是一组不同数据类型的元素的组合。定义格式：TYPE记录类型名ISRECODE元素名：元素数据类型；元素名：元素数据类型；：ENDRECODE[记录类型名]2020/1/1726类型操作符功能操作数数据类型算术操作符+加整数-减整数&并一维数组*乘整数和实数/除整数和实数MOD取模整数REM求余整数SLL逻辑左移BIT或布尔型一维数组SRL逻辑右移BIT或布尔型一维数组2.4VHDL操作符2020/1/1727类型操作符功能操作数数据类型算术操作符SLA算术左移BIT或布尔型一维数组SRA算术右移BIT或布尔型一维数组ROL逻辑循环左移BIT或布尔型一维数组ROR逻辑循环右移BIT或布尔型一维数组**乘方整数ABS取绝对值整数2020/1/1728类型操作符功能操作数数据类型关系操作符=等于任何数据类型/=不等于任何数据类型小于枚举与整数及对应的一维数组大于同上=小于等于同上=大于等于同上2020/1/1729类型操作符功能操作数数据类型逻辑操作符AND与BIT、BOOLEAN、STDLOGICOR或同上NAND与非同上NOR或非同上XOR异或同上NXOR异或非同上NOT非同上