《语言的主要描述语句》由会员分享，可在线阅读，更多相关《语言的主要描述语句（109页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第五章 VHDL语言的主要描述语句,VHDL语言描述系统硬件行为时，按语句执行顺序可以分为顺序（Sequential）描述语句和并发（Concurrent）描述语句。灵活运用这两类语句就可以正确地描述系统的并发行为和顺序行为。 例如，进程语句（Process Statement）是一个并发语句。在一个构造体内可以有几个进程语句同时存在，各进程语句是并发执行的。但是，在进程内部所有语句应是顺序描述语句，也就是说，是按书写的顺序自上至下，一个语句一个语句地执行的。例如，IF 语句、LOOP语句等都属于此类顺序描述语句。,5.1 顺序描述语句,执行顺序与书写顺序一致，与传统软件设计语言的特点相似。顺
2、序语句只能用在进程与子程序中。 语句中所涉及到的系统行为有时序流、控制、条件和迭代等； 语句的功能操作有算术、逻辑运算，信号和变量的赋值，子程序调用等。 在VHDL语言中顺序描述语句有以下几种：,* WAIT语句； * 断言语句； * 信号代入语句； * 变量赋值语句； * IF语句； * CASE语句； * LOOP语句； * NEXT语句； * EXIT 语句； * 过程调用语句； * NULL语句,5.1.1 WAIT语句,进程在仿真时的两个状态：执行或挂起。 进程状态的变化受WAIT语句的控制。当进程执行到WAIT语句时，就将被挂起，并设置好再次执行的条件。 WAIT语句可以设置4种不
3、同的条件：无限等待、时间到、条件满足以及敏感信号量变化。这几类条件可以混用，其书写格式为：WAIT ：无限等待WAIT ON ：敏感信号量变化WAIT UNTIL： 条件满足WAIT FOR： 时间到,1、WAIT ON,WAIT ON 语句的完整书写格式为：WAIT ON 信号，信号； WAIT ON 后面跟着的是一个或多个信号量，例如：WAIT ON a , b； 该语句表明，等待信号量a或b中只要有一个发生变化，进程将结束挂起状态，而继续执行WAIT ON 语句的后继语句，从而再次启动进程的执行。从这一点来看，与进程指定的敏感信号量有新的变化时，也会启动进程的情况相类似。,举例1,PRO
4、CESS (a,b)BEGINy=a AND b;END PROCESS;,PROCESS BEGINy=a AND b;WAIT ON a,b;END PROCESS;,上面两个进程的描述是完全等价的，只是WAIT ON和PROCESS中所使用的敏感信号量的书写方法有区别。在使用WAIT ON语句的进程中，敏感信号量应写在进程中的WAIT ON语句后面；而在不使用WAIT ON语句的进程中，敏感信号量只应在进程开头的PROCESS后跟的括号中说明。,敏感信号量列表和 wait on 语句只能选其一，两者不能同时使用。,注意,举例2,如果PROCESS 语句已有敏感信号量说明，那么在进程中再不
5、能使用WAIT ON 语句。例如，下面的描述是非法的。,PROCESS (a,b)BEGINy=a AND b;WAIT ON a,b; 错误语句 END PROCESS;,2、WAIT UNTIL,WAIT UNTIL 语句的完整书写格式为：WAIT UNTIL 表达式；当表达式的值为“真”时，进程被启动，否则进程被挂起。 该语句在表达式中将建立一个隐式的敏感信号量表，当表中的任何一个信号量发生变化时，就立即对表达式进行一次评估。如果评估结果使表达式返回一个“真”值，则进程脱离等待状态，继续执行下一个语句。例如：,WAIT UNTIL (X*10)100); 在这个例子中，当信号量X的值大于
6、或等于10时，进程执行到该语句将被挂起；当X的值小于10时进程再次被启动，继续执行WAIT 语句的后继语句。,例：用wait until语句描述时钟沿，实现D触发器architecture rtl of d isbeginprocessbeginwait until clkevent and clk=1;q = d; end process;end rtl;,举例,3、WAIT FOR,WAIT FOR 语句的完整书写格式为：WAIT FOR 时间表达式； WAIT FOR 语句后面跟着的是时间表达式，当进程执行到该语句时将被挂起，直到指定的等待时间到时，进程再开始执行WAIT FOR 语句后
7、继的语句。 例如：WAIT FOR 20ns; 这个语句中时间表达式是一个常数值20ns，当进程执行到该语句时将等待20ns。一旦20ns时间到，进程将执行WAIT FOR 语句的后继语句。,例如： WAIT FOR (a*(b+c); 此语句中，FOR后面是一个时间表达式，a*(b+c)是时间量。WAIT FOR 语句在等待过程中，要对表达式进行一次计算，计算结果返回的值就作为该语句的等待时间。例如,a=2,b=50ns,c=70ns。那么WAIT FOR (a*(b+c)这个语句将等待240ns，也就是说该语句和WAIT FOR 240ns是等价的。,4、多条件WAIT语句,在前面已叙述的
8、3个WAIT语句中，等待的条件都是单一的，要么是信号量，要么是布尔量，要么是时间量。实际上WAIT语句还可以同时使用多个等待条件。例如：WAIT ON nmi,interrupt UNTIL (nmi=TRUE)OR (interrupt=TRUE) FOR 5us; 上述语句等待的是3个条件：第一，信号量nmi和interrupt任何一个有一次新的变化；第二，信号量nmi或interrupt任何一个取值为“真”；第三，该语句已等待5us。 只要上述3个条件中一个或多个条件满足，进程将再次启动，继续执行WAIT语句的后继语句。,应该注意的是，在多条件等待时，表达式的值至少应包含一个信号量的值，
9、例如：WAIT UNTIL (interrupt=TRUE) OR (old_clk=1); 如果该语句的interrupt和old_clk两个都是变量，而不是信号量，那么，即使两个变量的值有新的改变，该语句也不会对表达式进行评估和计算（事实上，在挂起的进程中变量的值是不可能改变的）。这样，该等待语句将变成无限的等待语句，包含该等待语句的进程就不能再启动。在多种等待条件中，只有信号量变化才能引起等待语句表达式的一次新的评价和计算。,5、超时等待,往往在所设计的程序模块中，等待语句所等待的条件，在实际执行时不一定会碰到。这时，等待语句通常要加一项超时等待项，以防止该等待语句进入无限期的等待状态。
10、但是，如果采用这种方法，应作适当的处理，否则就会产生错误的行为。,超时等待举例,ARCHITECTURE wait_example OF wait_example ISSINGAL sendB,sendA:STD_LOGIC; BEGINsendA= 0 ;A:PROCESSBEGINWAIT UNTIL sendB= 1 ;sendA= 1 AFTER 10 ns;WAIT UNTIL sendB= 0 ;sendA= 0 AFTER 10 ns;END PTROCESS A;B:PROCESSBEGINWAIT UNTIL sendA= 0 ;sendB= 0 AFTER 10 ns;WA
11、IT UNTIL sendA= 1 ;sendB= 1 AFTER 10 ns;END PTROCESS B; END wait_example;,进程A执行到第一条wait语句时处于无限期等待状态，进程B执行到第二条wait语句时处于无限期等待状态。两个进程处于相互等待状态，每个进程的等待条件都需要对方继续执行。这种情况我们称为“死锁”状态。为了能够避免这种无限等待状态，我们可以加入超时等待语句，同时用ASSERT语句进行提示。,加入超时等待的语句,ARCHITECTURE wait_example OF wait_example ISSINGAL sendB,sendA:STD_LOGIC
12、; BEGINsendA= 0 ;A:PROCESSBEGINWAIT UNTIL( sendB= 1 ) FOR 1 us;ASSERT(sendB= 1 )REPORT”sendB timed out at 1 “SEVERITY ERROR;sendA= 1 AFTER 10 ns;WAIT UNTIL (sendB= 0 ) FOR 1 us;ASSERT(sendB= 0 )REPORT”sendB timed out at 0 “SEVERITY ERRORsendA= 0 AFTER 10 ns;END PTROCESS A;,B:PROCESSBEGIN WAIT UNTIL(
13、 sendA= 0 ) FOR 1 us;ASSERT(sendA= 0)REPORT”sendA timed out at 1 “SEVERITY ERROR;sendB= 0 AFTER 10 ns;WAIT UNTIL (sendA= 1 ) FOR 1 us;ASSERT(sendA= 0 )REPORT”sendA timed out at 0 “SEVERITY ERRORsendB= 1 AFTER 10 ns;END PTROCESS B; END wait_example;如果条件不满足则等待1us之后执行后续的程序，而不会无限期等待。,5.1.2 断言语句（ASSERT),
14、ASSERT语句主要用于程序仿真、调试中的人机对话，它可以给出一个文字串作为警告和错误信息。ASSERT语句的书写格式为：ASSERT 条件 REPORT 输出信息 SEVERITY 级别;如果条件为真则向下执行另一个语句，如果条件为假，则输出错误信息和错误级别。REPORT后面的错误信息应用双引号括起来。 ASSERT语句给程序的调试和仿真带来极大的方便，这样的语句一般只用于行为级仿真中，而不能进行逻辑综合。,例：ASSERT(sendB= 1 )REPORT “sendB timed out at 1 ”SEVERITY ERROR;该断言语句的条件信号量是sendB=1。如果执行到该语句
15、时，信号量sendB=0，说明条件不满足，就会输出REPORT后跟的文字串。该文字串说明，出现了超时等待错误。SEVERITY后跟的错误等级告诉操作人员，其出错等级为ERROR。,5.1.3 信号代入语句,书写格式： 目的信号量=信号量表达式； 意义：将右边信号量表达式的值赋给左边的目的信号量。1)代入符号与小于等于的区别；2)代入符号两边信号量的类型和长度应一致；3）信号一般使用的场合及与变量的区别。,注意,5.1.4 变量赋值语句,书写格式： 目的变量：=表达式； 意义：表达式的值替代目的变量的值，立即有效。1）两边的数据类型必须相同； 2）目的变量的类型和范围及初值应事先给出； 3）右边
16、的表达式可以是变量，信号或字符； 4）变量只在进程或子程序中使用，它无法传递到进程之外。,注意,1）赋值方式的不同：变量：= 表达式；信号 = 表达式； 2）硬件实现的功能不同：信号代表电路单元、功能模块间的互联，代表实际的硬件连线；变量代表电路单元内部的操作，代表暂 存的临时数据。 3）有效范围的不同：信号：程序包、实体、结构体；全局量。变量：进程、子程序；局部量。 4）赋值行为的不同：信号赋值延迟更新数值；变量赋值立即更新数值；,补充：变量与信号的差异,信号赋值：architecture rtl of sig issignal a,b : std_logic; - 定义信号begin process(a, b)begina = b ;b = a ;end process ; end rtl ; - 结果是 a 和 b 的值互换,
