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第十三章 VHDL语言的属性描述语句 VHDL语言具有属性预定义和描述的功能，利用这些功能可以写出功能丰富、简明扼要的程序模块，因此熟练掌握VHDL语言的属性描述语句是应用硬件描述语言的关键之一。本章介绍了VHDL语言的属性描述语句使用方法，包括属性预定义、树数值类属性描述语句、函数类属性描述语句等。 13.1 属性预定义 VHDL语言的属性描述语句有许多重要的应用，可以用来获取一般数值的邻值、极限值，可以用来获取数组的长度、数组中的值，可以用来从块、信号或子类型中获取数据，可以用来获取未约束的数据类型的范围，可以用来检出时钟（clock）的边沿，可以用来完成定时检查。 属性描述语句一共包括6类： ● 数值类属性描述语句。 ● 函数类属性描述语句。 ● 信号类属性描述语句。 ● 数据类型类属性描述语句。 ● 数据区间类属性描述语句。 ● 用户自定义属性语句。 通过VHDL语言的属性描述语句可以获得客体对象的有关值、类型、功能、范围等，用途非常广泛。预定义属性是VHDL语言程序设计的重要步骤、重要方法之一，是信息在变量、信号、文件、块、进程等不同客体之间传递、提取的重要方法，下面将结合各种具体应用实例，详细地向读者介绍各种属性描述语句。 13.2 数值类属性描述语句 数值类属性描述语句通常用来获得一般数据、数组、块的有关值，还可以用于获得数组的长度、数据类型的边界等。数值类属性描述语句还可以进一步细分为3个子类的属性描述语句，包括： ● 一般数据的数值属性描述语句。 ● 数组的数值属性描述语句。 ● 块的数值属性描述语句。 ? 17 ?
第十四章 VHDL语言的数字系统设计应用实例 数字系统设计是VHDL语言诞生的主要目的，其可以快速、方便、高正确率的实现针对具体应用的数字系统；此外利用VHDL语言描述的数字电路还可以与传统的数字系统设计方法相结合，取长补短共同实现能够完成目标任务的数字系统。本章介绍了交通灯控制器、出租车计费器、自动售货机和通用异步发送器这四个基于VHDL语言的数字系统设计应用实例。 14.1 交通灯控制器 随着各种交通工具的发展和交通指挥的需要，交通灯的诞生大大改善了城市交通状况，本应用是一个交通控制器的实例，用于控制十字路口主、支两条道路的红、绿、黄三色灯，指挥车辆和行人安全通信。 14.1.1 交通灯控制器的需求分析 该交通灯控制器要求能显示十字路口东西、南北两个方向的红、黄、绿的指示状态。用两组红、黄、绿三种颜色的灯分别作为东西、南北两个方向的红、黄、绿灯。变化规律如下： ● 东西绿灯亮，南北红灯亮 ● 东西黄灯亮，南北红灯亮 ● 东西红灯亮，南北绿灯亮 ● 东西红灯亮，南北黄灯亮 ● 东西绿灯亮，南北红灯亮 南北方向是主干道车道，东西方向是支干道车道，要求两条交叉道路上的车辆交替运行，主干道每次通行时间都设为30秒、支干道每次通行间为20秒，时间可设置修改。 在绿灯转为红灯时，要求黄灯先亮5秒钟，才能变换运行车道。 要求交通灯控制器有复位功能，在复位信号使能的情况下能够实现交通灯的自动复位，并且要求所有交通灯的状态变化包括复位信号引起的均发生在时钟脉冲的上升沿处。 14.1.2 交通灯控制器的系统设计 根据交通灯系统设计要求，可以用一个有限状态机来实现这个交通灯控制器。首先根据功能要求，明确两组交通灯的状态，这两组交通灯总共有四种状态，分别用st0，st1， ? 18 ?
内容简介 本书介绍了EDA技术和硬件描述语言VHDL的基础知识，通过对工程实例的系统分析、程序设计和仿真，深入细致的讨论了其在数字系统设计中的广泛应用。 本书首先介绍了EDA和VHDL语言基础知识，然后介绍了最常用的VHDL语言集成开发环境Quartus II，然后基于Qartus II介绍了VHDL语言的语法知识，包括VHDL程序结构（如实体、结构体、块语句、库、程序包等）、VHDL语言要素（如文字规则、数据变量、数据类型、操作符等）、VHDL顺序语句和并行语句（如赋值语句、流程控制语句、子程序调用语句、进程语句、并行信号赋值语句等），讨论了基本电路（如组合逻辑里的加法器、译码器等，时序逻辑里的触发器、寄存器等，以及Mealy和Moore型状态机）的VHDL实现方法；最后介绍了VHDL语言的综合、优化和层次设计并且给出了几个综合应用实例 本书从浅入深介绍了使用VHDL语言进行EDA设计的的整个流程，并且给出了大量的应用实例，适合具有一定数字电路基础的希望学习集成电路设计的读者，可以作为一本VHDL语言设计的参考手册，同时也适合以及高等院校电子类专业的学生和爱好者阅读。 ? 19 ?
前 言 行业背景 电子设计自动化（Electronic Design Automation，即EDA）技术是指包括电路系统设计、系统仿真、设计综合、PCB版图设计和制版的一整套自动化流程。随着计算机、集成电路和电子设计技术的高速发展，EDA技术已经渗透到百姓生活的各个角落，日益成为电子信息类产品的支柱产业；而硬件描述语言则是集成电路设计的核心技术，在常用的硬件描述语言中VHDL因其功能强大、严谨等特点占据了绝大部分市场。 关于本书 本书介绍了EDA技术和硬件描述语言VHDL的基础知识，通过对工程实例的系统分析、程序设计和仿真，深入细致的讨论了其在数字系统设计中的广泛应用。 本书首先介绍了EDA和VHDL语言基础知识，然后介绍了最常用的VHDL语言集成开发环境Quartus II，然后基于Qartus II介绍了VHDL语言的语法知识，包括VHDL程序结构（如实体、结构体、块语句、库、程序包等）、VHDL语言要素（如文字规则、数据变量、数据类型、操作符等）、VHDL顺序语句和并行语句（如赋值语句、流程控制语句、子程序调用语句、进程语句、并行信号赋值语句等），讨论了基本电路（如组合逻辑里的加法器、译码器等，时序逻辑里的触发器、寄存器等，以及Mealy和Moore型状态机）的VHDL实现方法；最后介绍了VHDL语言的综合、优化和层次设计并且给出了几个综合应用实例 本书的各个章节说明如下： · 第1章主要介绍EDA技术和VHDL语言的基础知识，并且详细介绍了使用VHDL语言来进行EDA设计的流程。 · 第2章主要介绍了VHDL语言的集成开发环境Quartus II的使用方法。 · 第3章主要介绍了VHDL语言程序的机构，包括描述风格、结构体、实体等。 · 第4章主要介绍了VHDL语言的基本要素，包括标识符的命名规范，数据对象的使用和数据类型等。 · 第5章主要介绍了VHDL语言的顺序描述语句，包括赋值语句、代入语句、流程控制语句、WAIT语句等。 · 第6章主要介绍了VHDL语言的并行描述语句，包括并发信号代入语句、进程语句、过程语句等。 · 第7章介绍了如何使用VHDL语言来设计组合逻辑电路，包括基础门电路、编码器、译码器、数据选择器等。 · 第8章介绍了如何使用VHDL语言来设计时序电路，包括触发器、寄存器、计数器等。 · 第9章介绍了如何使用VHDL语言来设计存储器，包括ROM、RAM、FIFO等。 · 第10章介绍了如何使用VHDL语言来设计状态机，包括米勒型状态机、莫尔型状态机以及状态机的实际应用。 ? 20 ?
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03 第三章 VHDL语言基础 习题答案
