串并转换VHDL源代码

### 串并转换VHDL源代码解析 #### 一、引言 串并转换是数字信号处理中常见的数据格式变换技术，它主要用于将串行输入的数据转换为并行输出的形式，以便于后续处理或存储。VHDL（Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language）是一种用于描述数字硬件行为的语言，被广泛应用于电路设计与验证领域。 #### 二、代码分析 ##### 1. 库引入 ```vhdl LIBRARY ieee; USE ieee.Std_logic_1164.ALL; USE ieee.Std_logic_unsigned.ALL; ``` 这里引入了IEEE标准库中的`Std_logic_1164`和`Std_logic_unsigned`两个包。`Std_logic_1164`提供了标准逻辑类型以及相关的操作符；而`Std_logic_unsigned`则提供了一组针对`std_logic_vector`类型的无符号算术运算操作。 ##### 2. 实体定义 ```vhdl ENTITY bishe IS GENERIC (n : positive := 8); PORT ( clk : in std_logic; nrst : in std_logic; di : in std_logic; q : out std_logic_vector ((n - 1) DOWNTO 0) ); END bishe; ``` 实体`bishe`定义了一个串并转换器。该实体具有一个可参数化的位宽`n`，默认值设为8。实体的端口包括： - `clk`: 输入时钟信号； - `nrst`: 异步复位信号，低电平有效； - `di`: 输入数据，单比特宽度； - `q`: 输出数据，宽度为`n`。 ##### 3. 架构体定义 ```vhdl ARCHITECTURE simple OF bishe IS SIGNAL int_reg : Std_logic_vector ((n - 1) DOWNTO 0); SIGNAL index : integer := 0; BEGIN out_process : PROCESS BEGIN WAIT UNTIL rising_edge(clk); IF nrst = '0' THEN int_reg <= "00000000"; index <= 0; ELSE int_reg(index) <= di; IF index = 7 THEN index <= 0; ELSE index <= index + 1; END IF; END IF; END PROCESS; q <= int_reg; END simple; ``` 架构体`simple`定义了串并转换器的工作流程。 - `int_reg`：内部寄存器，用于暂存转换过程中的数据； - `index`：索引变量，记录当前写入`int_reg`的位置； - `out_process`：进程主体，负责数据的转换工作。 在进程`out_process`中，首先等待时钟的上升沿。如果`nrst`信号有效，则将`int_reg`清零，并将`index`置为0。否则，将输入数据`di`写入到`int_reg`的`index`位置，并更新`index`。当`index`达到最大值时（即完成了一个完整的转换周期），将其重置为0。 将`int_reg`的值赋给输出端口`q`。 #### 三、代码总结 这段VHDL代码实现了一个基本的串并转换器，能够根据输入的串行数据和时钟信号，将其转换为指定宽度的并行数据输出。通过使用参数化的方法，可以方便地调整输出数据的宽度，以适应不同的应用场景。此外，通过异步复位功能，可以有效地控制转换器的状态，确保其在启动时处于已知状态。这种设计思路对于实际工程项目来说是非常实用且易于扩展的。