VHDL实验1源程序.docx

VHDL，全称Very High Density Hardware Description Language，是一种用于硬件设计的语言，它允许设计师以一种抽象的方式描述数字系统的功能和行为。以下四个实验分别展示了VHDL在描述不同类型的数字逻辑电路时的应用： 实验1：2选1多路选择器 在VHDL中，多路选择器可以通过实体（ENTITY）和结构体（ARCHITECTURE）来描述。在这个例子中，`mux21a`是一个2选1多路选择器，由输入a、b和选择信号s决定输出y。实体声明了输入和输出端口，而结构体中通过`WHEN...ELSE`语句定义了输出y的逻辑行为，即当s为0时，y等于a；当s为1时，y等于b。 实验2：D触发器 D触发器是一种常用的时序逻辑器件，它根据输入D的值在时钟脉冲上升沿更新输出Q。实验中，`DFF1`实体定义了时钟CLK、数据输入D和输出Q。在结构体`bhv`中，使用了进程（PROCESS）来描述时序逻辑，其中`Q1`作为内部信号存储D的值。当CLK上升沿到来时，Q1被D的当前值覆盖，然后Q的值被设置为Q1。 实验3：半加器 半加器可以计算两个单比特二进制数的和，不考虑进位。在实验3中，`h_adder`实体有两个输入a和b，以及两个输出co（进位）和so（和）。在结构体`fh1`中，通过CASE语句模拟真值表的行为，根据a和b的组合确定so和co的值。 实验4：全加器 全加器可以计算两个单比特二进制数的和，并考虑进位。实验4首先定义了一个简单的半加器`h_adder`，然后使用布尔方程描述了全加器的和与进位输出。接着，实验引入了一个1位二进制全加器的顶层设计`f_adder`，它由一个半加器组件和一个或门组件构成，用于处理输入cin的进位和计算最终的cout及sum。 这些实验展示了VHDL如何用来描述各种基本的数字逻辑电路，包括选择器、触发器和加法器。VHDL的灵活性使得它可以表示复杂的设计，并且可以被EDA工具（电子设计自动化工具）用来生成硬件实现。通过这些实验，学生能够深入理解数字逻辑的基本原理，并学会使用VHDL进行硬件描述。