VHDL复习资料教案资料.doc

一． 填空（每空1分，共20分）
1．MAX+plusII是ALTERA 公司自己开发的 EDA EDA 工具软件。
2． VHDL设计实体的基本结构由　　库　库　　、 程序包包集合　　　、　实体　实体　　、 结构体 构造体（有称结构体） 、 配置 配置　　　 等部分构成。
３．在VHDL中最常用的库 IEEE IEEE　　标准库，最常用的包集合是 1164 STD-LOGIC-1164 。
４．在VHDL的端口声明语句中，端口方向包括 输入（in） 、 输出（out） BUFFER（输出、可内部使用 、输入|输出（inout） 、 缓冲
和 。
5.VHDL的顺序语句只能出现在进程（Process） 进程 过程procedure)、函数 (Function) 函数 、 过程 中，是按程序书写顺序自 上而下，一条一条地执行。
6.VHDL的 块 块（BLOCK） 语句是并行语句结构,它的内部是由并行语句构成的
7.VHDL的变量（VARIABLE）是一种局部量，只能在 进程 进程 、 函数 函数
和 过程 过程 中声明和使用。
8.MAX+plusII支持 文本 、 原理图 、 波形 、 符号编辑 等不同的编辑方式。
9.MAX+plusII工具软件有 功能 、 时序 、 仿真 等功能。
10.MAX—PLUSⅡ的波形编辑文件分 波形输入 和 波形仿真 ，它们的文件扩展名分别是 W D F 和 S C F 。
11.VHDL的实体声明部分指定了设计单元的 输入输出端口 ，它是设计实体对外的通信界面，是外界可以看到的部分。
12.CPLD和FPGA的含义分别是 复杂可编程逻辑器件 ， 现场可编程门阵列 。
13.在VHDL中,含WAIT语句的进程Process的括号不能再加 敏感量 ,否则是非
法的.
14.VHDL的Process（进程）语句是由 顺序语句 顺序语句 组成的，但其本身却是 并发语句 结构并行语句。
15.VHDL的子程序有 函数 函数 和 过程 过程 两种类型。
16.在VHDL中,标准逻辑位数据有 0和1 种逻辑值。
17.MAX—PLUSⅡ 的仿真分 功能仿真 和 时序仿真 。
18.VHDL的变量（VARIABLE）是一个 功能变量 ，只能在进程、函数和过程中声明和使用。
19.VHDL的数据对象包括 常数 、 变量 、 信号 和 文件 。

20. 实体 和 结构体 是设计实体的基本组成部分，它们可以构成最基本的VHDL程序。
20.VHDL语言的字符是以 字母的下划线 括起来的数字、字母和符号。

二．简答题（每题6分，共 30 分）
1.如何用VHDL语句描述时钟的下降沿和上升沿。
时钟上升沿if clk‘event and clk=“1”then
下降沿if clk‘event and clk =“0” then答:在VHDL中用语句CLOCK´EVEVT AND CLOCK=´0´，表示检测CLOCK的下降沿。在VHDL中用语句CLOCK´EVEVT AND CLOCK=´1´，表示检测CLOCK的下降沿。

2. 在VHDL中的IEEE标准中，预定义的标准是逻辑位数据STD-LOGIC与BIT有何区别。
只有当端口说明为BIT时该端口的信号取值只能是二进制数“0”和“1”答：在VHDL中的IEEE标准中，预定义的标准是逻辑位数据STD-LOGIC有9种逻辑值，而BIT只有二种值。

3．VHDL的信号（SIGNAL）与变量（VARIABLE）有什么的区别。
Signal可以在实体构造体等高层次环境中说明，对整个设计实体全局有效
Variable 在进程子函数等低层次环境中说明，只在说明的区域中局部有效
答：VHDL的信号（SIGNAL）是一种数值容器，不仅可以容纳当前值，也可以保持历史值。VHDL的变量（VARIABLE）是一种局部量，只能在进程、函数和过程中声明和使用。在VHDL中，目标变量是用：= 赋值，目标信号的赋值符号是〈=。

4． 叙述一个四位加法器及仿真的全过程。

5.现有两个半加器，一个两输入或门，试画出一个全加器
答：
6.在一个构造体内，其执行语句的顺序有什么特点？
7.卫式BLOCK语句中的条件和PROCESS 语句中的敏感量的区别是什么（顺序），它们的执行过程如何？
Block块头主要用于信号的映射及参数的定义、process 并行执行进程语句
8． 为层次式电路，各层次的功能模块在存盘时要注意什么问题？
（在同一路径的文件夹内）
9．在MAX—PLUSⅡ中一般连线与总线有什么区别，在使用总线时必须注意什么问题？
10、现有一个两输入异或门，一个两输入与门，试画出半加器。
S=A⊕B

11．硬件描述语言描述硬件电路的基本构成是什么？
数字系统的结构，行为和功能；
硬件描述语言设计数字；
电路逻辑电路的过程和方法
12．解释端口方向说明，IN 、 OUT 、 INOUT 、 BUFFER和LINRAGE的含义？
In：输入型，信号从该端口进入实体；
out：输出型，信号从实体内部经该端口输出
Inout：输入输出型，信号既可以从该端口输入也可以输出
Buffer：缓冲型，与out类似但在结构内部可作反馈
Linrage：无指定方向，与任何方向的信号连接
13．数据类型BIT与STD-LOGIC ，BIT_ VECTOR与STD_LOGIC_VECTOR其共同点与不同点是什么?
Std-logic-vector：标准逻辑适量
Std-logic：标准逻辑位量
Bit：为数据类型取值只能是：“0”和“1”
Bit-vector：位矢量，数据类型
三．分析题 （共50分）
1．读懂下列程序，指出其完成什么功能？（20分）
（1） library ieee;
use ieee.std_logic_1164.all;
entity aaa is
port ( a,b,c,d: in std_logic;
y:out std_logic) ;
end aaa;
architecture aaa1 of aaa is
begin
p1:process (a,b,c,d)
variable tmp:std_logic_vector (3 downto 0 );
begin
tmp:=a&b&c&d;
case tmp is
when ″0000″=> y<= ′ 1′ ;
when ″0001″=> y<= ′ 1′ ;
when ″0010″= >y<= ′ 1′ ;
when ″0011″= > y<= ′ 1′ ;
when ″0101″=> y<= ′ 1′ ;
when ″0110″= > y<= ′ 1′ ;
when ″0111″=> y<= ′ 1′ ;
when ″1000″=> y<= ′ 1′ ;
when ″1001″=> y<= ′ 1′ ;
when ″1010″=> y<= ′ 1′ ;
when ″1011″=> y<= ′ 1′ ;
when ″1110″= > y<= ′ 1′ ;
when ″1111″=> y<= ′ 0′ ;
when others =>y<=′ x′;
end case ;
end process p1;
end aaa1;
与非门 答：四输入与非门电路

（2） library ieee;
use ieee.ste_logic_1164.all;
entity abc is
port ( clk: in std_logic;
r: in std_logic;
d: in std_logic_vector ( 3 downto 0);
q:out std_logic _vector ( 3 downto 0 );
end abc;
architecture rtl of abc is
signal q_temp :std_logic_vector ( 3 downto 0);
begin
process ( clk, r)
begin
if ( r=′1′ ) then
q_temp<=″0000″ ;
elseif ( clk ′event and clk=′1′ ) then
q_temp <=d;
end if;
q<= q_temp;
end process;
end rtl;
寄存器
（1）ENTITY abc IS
PORT (do,d1 ,y: IN BIT;
q: OUT BIT);
END abc ;
ARCHITECTURE connect OF abc IS
BEGIN
Cale:
BLOCK
BEGIN
Tmp1<= d0 AND y ;
Tmp2<=d1 AND (NOT y ) ;
Tmp3<=tmp1 OR tmp2 ;
q <=tmp3 ;
END BLOCK cale ;
END connect ;
二选一电路
(2)LIBRARY IEEE;
USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
ENTITY parity_check IS
PORT ( a: IN STD_LOGIC_VECTOR (7 DOWNTO 0);
y: OUT STD_LOGIC);
END parity_check;
ARCHITECTURE rtl OF parity_check IS
BEGIN
PROCESS( a)
VARIABLE tmp:STD_LOGIC;
BEGIN
tmp:="0";
FOR i IN 0TO 7 LOOP
tmp:=tmp XOR a(i);
END LOOP;
y<=tmp;
END PROCESS;
END rtl奇偶效应

（1）
ENTITY abc IS
PORT (do,d1: IN BIT;
x: IN BIT ;
Q: OUT BIT);
END abc ;
ARCHITECTURE dataflow OF abc IS
BEGIN
Q<= (d0 AND x ) OR ( NOT x AND d1 );
END dataflow;二选一的数据选择器

（2）
LIBRARY IEEE；
USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
ENTITY AAA IS
PORT
(Clock:IN STD_LOGIC;
CLKOUT:OUT STD_LOGIC);
END ;
ARCHITECTURE Behavior OF AAA IS
SIGNAL Clk:STD_LOGIC;
BEGIN
PROCESS(Clock)
BEGIN
IF rising_edge(Clock) THEN
CLK<=NOT Clk;
END IF;
END PROCESS;
Clkout<=Clk;
END;边沿触发器
答： D触发器

2．下列程序是一个二选一电路，有四处错误，试指出并改正。（10分）
ENTITY mux IS
PROT ( d0,d1,sel : IN BIT BIT ;
q: OUT BIT BIT ) ;
END mux ;
ARCHITECTURE connect OF mux IS (mux)
BEGIN
Cale : PROCESS (d0,d1sel SEL)
VARIABLE tmp1,tmp2,tmp3: BIT ;
BEGIN
Temp1: =d0 AND sel ;
Temp2: = d1 AND (NOT sel ) ;
Temp3:=tmp1 OR tmp2 ;
Q :< = tmp3 ;
(<=)
END PROCESS ;
END connect ;

（3）ENTITY mux IS
PROT ( d0,d1,sel : IN BIT ;
q: OUT BIT) ;
END mux ;
ARCHITECTURE connect OF mux IS
BEGIN
Cale : PROCESS (d0 ,d1,sel )
VARIABLE tmp1,tmp2,tmp3: BIT ;
BEGIN
Temp1: =d0 AND sel ;
Temp2: = d1 AND (NOT sel ) ;
Temp3:=tmp1 OR tmp2 ;
Q ：<= tmp3 ;
END PROCESS ;
END connect ;

3、下列程序是2输入“或非”门电路，在空格中填上适当的语句（10分）
LIBRARY IEEEIEEE ;
USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
ENTITY nor2 IS
PORT (a,b: IN STD-LOGIC IN STD_LOGIC ;
y: OUT STD_LOGIC );
END nor2 ;
ARCHITECTURE nor2_2 OF NOR2 nor2 IS
BEGIN
t2:
PROCESS ( a,b)
VARIABLE comb: STD_LOGIC_VECTOR ( 1 DOWNTO 0);
BEGIN
Comb:=a & b ;
CASE comb IS
WHEN ″00″=>y<=′1′;
WHEN ″01″=>y<=′0′;
WHEN ″10″=>y<=′0′;
WHEN ″11″=>y<=′0′;
END CASE CASE ;
END PROCESS t2;
END nor2_2;
（2）LIBRARY IEEE ;
USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
ENTITY nor2 IS
PORT ( a,b : IN STD_LOGIC ;
y: OUT STD_LOGIC );
END nor2 ;

ARCHITECTURE nor2_2 OF nor2 IS
BEGIN
t2:
PROCESS ( a,b)
VARIABLE comb: STD_LOGIC_VECTOR ( 1 DOWNTO 0);
BEGIN
Comb:=a & b ;
CASE comb IS
WHEN ″00″=>y<=′1′;
WHEN ″01″=>y<=′0′;
WHEN ″10″=>y<=′0′;
WHEN ″11″=>y<=′0′;
END CASE ;
END PROCESS t2;
END nor2_2;

2 . 下列程序是四选一电路，在空格中填上适当的语句。(10分)
LIBRARY IEEE ;
USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL ;
ENTITY mux4 IS
PORT ( i0,i1,i2,i3,a,b : IN STD-LOGIC ;
Q: OUT STD_LOGIC );
END mux4 ;
ARCHITECTURE behav OF mux4 IS
SIGNAL sel: INTEGER ;
BEGIN
WITH S SELECT
q <= i0 AFTER 10 ns WHEN 0,
i1 AFTER 10 ns WHEN 1,
i2 AFTER 10 ns WHEN 2,
i3 AFTER 10 ns WHEN 3,
′1′AFTER 10 ns WHEN OTHERS;
sel<=0 WHEN a=′0′ AND b=′0′ ELSE
1 WHEN a=′1′ AND b=′0′ ELSE
2 WHEN a=′0′ AND b=′1′ ELSE
3 WHEN a=′1′ AND b=′1′ ELSE
4 WHEN OTHERS ;
END behav;

3. 下列程序有四处错误，试指出并改正。(10分)
ENTITY mux IS
PROT ( d0,d1,sel : IN BIT ;
q: OUT BIT) ;
END mux ;
ARCHITECTURE connect OF mux IS
BEGIN
Cale : PROCESS (d0, d1, sel )
VARIABLE tmp1,tmp2,tmp3: BIT ;
BEGIN
Temp1: =d0 AND sel ;
Temp2: = d1 AND (NOT sel ) ;
Temp3:=tmp1 OR tmp2 ;
Q ：<= tmp3 ;
END PROCESS ;
END connect ;

4．分析下列程序，指出其功能并说明其工作过程。（10分）
library ieee;
use ieee.std_logic_1164.all;
entity xyz is
port(a,clk1:in std_logic;
b:out std_logic);
end xyz;
architecture xyz1 of xyz is
signal tmp1:std_logic;
begin
process(clk1,a)
variable tmp3,tmp2:std_logic;
begin
if clk1′event and clk1 =′0′ then
tmp1<=a;
tmp2:=tmp1;
tmp3:=not tmp2;
end if;
b<=tmp1 and tmp3 and clk1;
end process;
end xyz1;(消除同步模块)
故当时钟脉冲下降沿到来时，变量tmp2和tmp3在赋值语句执行后立即分别得到新值：tmp1和tmp2的非值，而输入信号a经过一定时延时赋值给信号tmp1实现消抖同步的功能