应用VHDL设计数字系统.ppt

,EDA技术及其应用,第4章,应用VHDL设计数字系统,4.1 多路选择器的VHDL描述,多路选择器的VHDL描述,图4-1 mux21a实体,图4-2 mux21a结构体,4.1 多路选择器的VHDL描述,多路选择器的VHDL描述【例4-1】ENTITY mux21a ISPORT(a,b:IN BIT;s:IN BIT;y:OUT BIT);END ENTITY mux21a;ARCHITECTURE one OF mux21a ISBEGINy=a WHEN s=0 ELSE b;END ARCHITECTURE one;,4.1 多路选择器的VHDL描述,多路选择器的VHDL描述,【例4-2】ENTITY mux21a ISPORT(a,b:IN BIT;s:IN BIT;y:OUT BIT);END ENTITY mux21a;ARCHITECTURE one OF mux21a ISSIGNAL d,e:BIT;BEGINd=a AND(NOT S);e=b AND s;y=d OR e;END ARCHITECTURE one;,4.1 多路选择器的VHDL描述,多路选择器的VHDL描述【例4-3】ENTITY mux21a ISPORT(a,b,s:IN BIT;y:OUT BIT);END ENTITY mux21a;ARCHITECTURE one OF mux21a ISBEGINPROCESS(a,b,s)BEGINIF s=0 THENy=a;ELSEy=b;END IF;END PROCESS;END ARCHITECTURE one;,4.1 多路选择器的VHDL描述,多路选择器的VHDL描述图4-3 mux21a功能时序波形,4.1 多路选择器的VHDL描述,语句结构和语法说明,1.实体表达【例4-4】ENTITY e_name ISPORT(p_name:port_m data_type;.p_namei:port_mi data_type);END ENTITY e_name;,4.1 多路选择器的VHDL描述,语句结构和语法说明,2.实体名3.端口语句和端口信号名4.端口模式5.数据类型,4.1 多路选择器的VHDL描述,6.结构体表达,【例4-5】,ARCHITECTURE arch_name OF e_name IS,说明语句,BEGIN,(功能描述语句),END ARCHITECTURE arch_name；,4.1 多路选择器的VHDL描述,7.赋值符号和数据比较符号,IF a THEN.-注意，a的数据类型必须是booleanIF(s1=0)AND(s2=1)OR(cb+1)THEN.,8.逻辑操作符,9.条件语句,4.1 多路选择器的VHDL描述,10.WHEN_ELSE条件信号赋值语句,赋值目标=表达式 WHEN 赋值条件 ELSE表达式 WHEN 赋值条件 ELSE,.,表达式；,z=a WHEN p1=1 ELSE,b WHEN p2=1 ELSEc;,4.1 多路选择器的VHDL描述,11.进程语句和顺序语句,12.文件取名和存盘,4.2 寄存器描述的VHDL程序,D触发器的描述,图4-4 D触发器,4.2 寄存器描述的VHDL程序,【例4-6】,LIBRARY IEEE;,USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY DFF1 IS,PORT(CLK:IN STD_LOGIC;,D:IN STD_LOGIC;,Q:OUT STD_LOGIC);,END;,ARCHITECTURE bhv OF DFF1 IS,SIGNAL Q1:STD_LOGIC;-类似于在芯片内部定义一个数据的暂存节点BEGIN,PROCESS(CLK,Q1),BEGIN,IF CLKEVENT AND CLK=1,THEN Q1=D;,END IF;,END PROCESS;,Q=Q1;-将内部的暂存数据向端口输出（双横线-是注释符号）,END bhv;,4.2 寄存器描述的VHDL程序,VHDL描述的语言现象说明,1.标准逻辑位数据类型STD_LOGICBIT数据类型定义：TYPE BIT IS(0,1);-只有两种取值STD_LOGIC数据类型定义：TYPE STD_LOGIC IS(U,X,0,1,Z,W,L,H,-);,4.2 寄存器描述的VHDL程序,VHDL描述的语言现象说明,2.设计库和标准程序包LIBRARY WORK;LIBRARY STD;USE STD.STANDARD.ALL;LIBRARY;USE.ALL;LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;,4.2 寄存器描述的VHDL程序,VHDL描述的语言现象说明,3.信号定义和数据对象4.上升沿检测表式和信号属性函数EVENT5.不完整条件语句与时序电路,4.2 寄存器描述的VHDL程序,VHDL描述的语言现象说明,5.不完整条件语句与时序电路【例4-7】ENTITY COMP_BAD ISPORT(a1，b1:IN BIT;q1:OUT BIT);END;ARCHITECTURE one OF COMP_BAD ISBEGINPROCESS(a1,b1)BEGINIF a1 b1 THEN q1=1;ELSIF a1 b1 THEN q1=0;-未提及当a1=b1时，q1作何操作END IF;END PROCESS;END;,4.2 寄存器描述的VHDL程序,VHDL描述的语言现象说明,5.不完整条件语句与时序电路图4-5 例4-7的电路图（Synplify综合）,4.2 寄存器描述的VHDL程序,VHDL描述的语言现象说明,5.不完整条件语句与时序电路图4-6 例4-8的电路图（Synplify综合）,.,.,4.2 寄存器描述的VHDL程序,VHDL描述的语言现象说明,5.不完整条件语句与时序电路【例4-8】IF a1 b1 THEN q1=1;ELSE q1=0;END IF;,4.2 寄存器描述的VHDL程序,实现时序电路的不同表述,【例4-9】.PROCESS(CLK)BEGINIF CLKEVENT AND(CLK=1)AND(CLKLAST_VALUE=0)THEN Q=D;-确保CLK的变化是一次上升沿的跳变END IF;END PROCESS;,4.2 寄存器描述的VHDL程序,实现时序电路的不同表述,【例4-10】.PROCESS(CLK)BEGINIF CLK=1 AND CLKLAST_VALUE=0THEN Q=D;END IF;END PROCESS;,4.2 寄存器描述的VHDL程序,【例4-11】,LIBRARY IEEE;,USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY DFF3 IS,PORT(CLK，D:IN STD_LOGIC;,Q:OUT STD_LOGIC);,END;,ARCHITECTURE bhv OF DFF3 IS,SIGNAL Q1:STD_LOGIC;,BEGIN,PROCESS(CLK),BEGIN,IF rising_edge(CLK)-必须打开STD_LOGIC_1164程序包THEN Q1=D;END IF;,END PROCESS;,Q=Q1;-在此，赋值语句可以放在进程外，作为并行赋值语句,END;,;,4.2 寄存器描述的VHDL程序,实现时序电路的不同表述,【例4-12】,.PROCESSBEGINwait until CLK=1Q=D;END PROCESS;,-利用wait语句,4.2 寄存器描述的VHDL程序,实现时序电路的不同表述,【例4-13】,.PROCESS(CLK)BEGINIF CLK=1THEN Q=D;END IF;END PROCESS;,-利用进程的启动特性产生对CLK的边沿检测,图4-7 例4-13的时序波形,4.2 寄存器描述的VHDL程序,实现时序电路的不同表述,【例4-14】.PROCESS(CLK，D)BEGINIF CLK=1-电平触发型寄存器THEN Q=D;END IF;END PROCESS图4-8 例4-14的时序波形,4.2 寄存器描述的VHDL程序,异步时序电路设计,【例4-15】.ARCHITECTURE bhv OF MULTI_DFF ISSIGNAL Q1,Q2:STD_LOGIC;BEGINPRO1:PROCESS(CLK)BEGINIF CLKEVENT AND CLK=1THEN Q1=NOT(Q2 OR A);END IF;END PROCESS;PRO2:PROCESS(Q1)BEGINIF Q1EVENT AND Q1=1THEN Q2=D;END IF;END PROCESS;QQ=Q2;.,4.2 寄存器描述的VHDL程序,异步时序电路设计图4-9 例4-15综合后的电路（Synplify综合）,4.3 1位全加器的VHDL描述,半加器描述,【例4-16】LIBRARY IEEE;-半加器描述(1)：布尔方程描述方法USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY h_adder ISPORT(a,b:IN STD_LOGIC;co,so:OUT STD_LOGIC);END ENTITY h_adder;ARCHITECTURE fh1 OF h_adder isBEGINso=NOT(a XOR(NOT b);co=a AND b;END ARCHITECTURE fh1;,4.3 1位全加器的VHDL描述,半加器描述,a,and2,co,a00,b01,so01,co00,b,not,xnor2,so,11,01,10,01,图4-10 半加器h_adder电路图及其真值表,a,4.3 1位全加器的VHDL描述,半加器描述,ain,u1h_adderA co,d,h_adderA co f b,or2a,c,cout,ainbin,f_adder,cout,bin,B,so,e,B,so,u3,sum,cin,sum,cin,u2图4-11 全加器f_adder电路图及其实体模块,USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;,END ARCHITECTURE fh1;,4.3h_adder IS,co,so OUT半加器描述,【例4-17】,LIBRARY IEEE;-半加器描述(2)：真值表描述方法,ENTITY 1位全加器的VHDL描述,PORT(a,b:IN STD_LOGIC;,4.3.1:STD_LOGIC);,END ENTITY h_adder;,ARCHITECTURE fh1 OF h_adder is,SIGNAL abc:STD_LOGIC_VECTOR(1 DOWNTO 0);-定义标准逻辑位矢量,数据类型,BEGIN,abc=a-a相并b，即a与b并置操作,PROCESS(abc),BEGIN,CASE abc IS-类似于真值表的CASE语句,WHEN 00=so so so so NULL;,END CASE;,END PROCESS;,图4-11 全加器f_adder电路图及其实体模块,4.3 1位全加器的VHDL描述,半加器描述,【例4-18】LIBRARY IEEE;-或门逻辑描述USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY or2a ISPORT(a,b:IN STD_LOGIC;c:OUT STD_LOGIC);END ENTITY or2a；ARCHITECTURE one OF or2a ISBEGINc=a OR b;END ARCHITECTURE one;,4.3.1 半加器描述,4.3f_adder IS,【例4-19】,LIBRARY IEEE;-1位二进制全加器顶层设计描述USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;,ENTITY 1位全加器的VHDL描述,PORT(ain，bin，cin:IN STD_LOGIC;,cout，sum:OUT STD_LOGIC);,END ENTITY f_adder;,ARCHITECTURE fd1 OF f_adder IS,COMPONENT h_adder-调用半加器声明语句,PORT(a，b:IN STD_LOGIC;,co，so:OUT STD_LOGIC);,END COMPONENT；COMPONENT or2a,PORT(a，b:IN STD_LOGIC;,c:OUT STD_LOGIC);END COMPONENT；,SIGNAL d，e，f:STD_LOGIC;-定义3个信号作为内部的连接线。,BEGIN,u1:h_adder PORT MAP(a=ain，b=bin，co=d，so=e);-例化,语句,u2:h_adder PORT MAP(a=e，b=cin，co=f，so=sum);u3:or2a PORT MAP(a=d，b=f，c=cout);,END ARCHITECTURE fd1;,4.3 1位全加器的VHDL描述,CASE语句,1.CASE语句CASE ISWhen=;.;；When=;.;；.WHEN OTHERS=;END CASE；WHEN OTHERS=;,4.3 1位全加器的VHDL描述,CASE语句,2.标准逻辑矢量数据类型B:OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0)；或SIGNAL A：STD_LOGIC_VECTOR(1 TO 4)B=01100010;-B(7)为 0B(4 DOWNTO 1)=1101;-B(4)为 1B(7 DOWNTO 4)=A;-B(6)等于 A(2)SIGNAL C：BIT_VECTOR(3 DOWNTO 0)；,4.3 1位全加器的VHDL描述,CASE语句,3.并置操作符-元素与元素并置，并置后的数组长度为4.IF a&d=101011 THEN.-在IF条件句中可以使用并置符,4.3 1位全加器的VHDL描述,4.3.3 全加器描述和例化语句,COMPONENT 元件名 ISPORT(端口名表)；,END COMPONENT 文件名；,COMPONENT h_adder,PORT(c，d:IN STD_LOGIC;,e，f:OUT STD_LOGIC);,例化名:元件名 PORT MAP(端口名=连接端口名,.);,4.4 计数器设计,【例4-20】,ENTITY CNT4 IS,PORT(CLK:IN BIT;,Q:BUFFER INTEGER RANGE 15 DOWNTO 0);,END;,ARCHITECTURE bhv OF CNT4 IS,BEGIN,PROCESS(CLK),BEGIN,IF CLKEVENT AND CLK=1 THEN,Q=Q+1;,END IF;,END PROCESS;,END bhv;,4.4 计数器设计,4位二进制加法计数器设计整数类型,103510E316#D9#8#720#2#11010010#,十进制整数十进制整数十进制整数十进制整数，等于十进制整数1000十六进制整数，等于十六进制整数D9H八进制整数，等于八进制整数720O二进制整数，等于二进制整数11010010B,4.4 计数器设计,计数器设计的其他表述方法,【例4-21】LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY CNT4 ISPORT(CLK:IN STD_LOGIC;Q:OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);END;ARCHITECTURE bhv OF CNT4 ISSIGNAL Q1:STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);BEGINPROCESS(CLK)BEGINIF CLKEVENT AND CLK=1 THENQ1=Q1+1;END IF;END PROCESS;Q=Q1;END bhv;,1,4.4 计数器设计,计数器设计的其他表述方法,CLK,3:0,组合电路加1器,4位锁存器,输出反馈,锁存信号,+,1:4,1:4,D3:0 Q3:0,3:0 3:0,Q3:0,un2_q11:4,Q3:0,图4-12 4位加法计数器RTL电路（Synplify综合）,4.4 计数器设计,计数器设计的其他表述方法图4-13 4位加法计数器工作时序,4.5 一般加法计数器设计,【例4-22】,LIBRARY IEEE;,USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;,USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY CNT10 IS,PORT(CLK,RST,EN:IN STD_LOGIC;,CQ:OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);,COUT:OUT STD_LOGIC);END CNT10;,ARCHITECTURE behav OF CNT10 ISBEGIN,PROCESS(CLK,RST,EN),VARIABLE CQI:STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);,BEGIN,IF RST=1 THEN CQI:=(OTHERS=0);-计数器异步复位ELSIF CLKEVENT AND CLK=1 THEN-检测时钟上升沿IF EN=1 THEN-检测是否允许计数（同步使能）IF CQI 9 THEN CQI:=CQI+1;-允许计数,检测是否小于9,ELSE CQI:=(OTHERS=0);-大于9，计数值清零,END IF;END IF;END IF;,IF CQI=9 THEN COUT=1;-计数大于9，输出进位信号,ELSE COUT=0;,END IF;,CQ=CQI;-将计数值向端口输出,END PROCESS;,END behav;,4.5 一般加法计数器设计,相关语法说明,1.变量,“:=”,a:=1,2.省略赋值操作符(OTHERS=X)SIGNAL d1:STD_LOGIC_VECTOR(4 DOWNTO 0);VARIABLE a1:STD_LOGIC_VECTOR(15 DOWNTO 0);.d1 0)；a1:=(OTHERS=0)；d1 e(3),3=e(5),OTHERS=e(1);f=e(1),4.5 一般加法计数器设计,程序分析图4-14 例4-22的RTL电路（Synplify综合）,4.5 一般加法计数器设计,程序分析,图4-15 例4-22的工作时序,4.5 一般加法计数器设计,含并行置位的移位寄存器设计,【例4-23】LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY SHFRT IS-8位右移寄存器PORT(CLK，LOAD:IN STD_LOGIC;DIN:IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);QB:OUT STD_LOGIC);END SHFRT;ARCHITECTURE behav OF SHFRT ISBEGINPROCESS(CLK,LOAD)VARIABLE REG8:STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);BEGINIF CLKEVENT AND CLK=1 THENIF LOAD=1 THEN REG8:=DIN;-由（LOAD=1）装载新数据ELSE REG8(6 DOWNTO 0):=REG8(7 DOWNTO 1);END IF;END IF;QB=REG8(0);-输出最低位END PROCESS;END behav;,4.5 一般加法计数器设计,含并行置位的移位寄存器设计图4-16 例4-23的工作时序,4.6 基于QuartusII的VHDL文本输入设计,建立工作库文件夹和编辑设计文件图4-17 选择VHDL文本编辑器,4.6 基于QuartusII的VHDL文本输入设计,建立工作库文件夹和编辑设计文件图4-18 选择编辑文件的语言类型，键入源程序并存盘,4.6 基于QuartusII的VHDL文本输入设计,创建工程图4-19 利用“New Preject Wizard”创建工程cnt10,4.6 基于QuartusII的VHDL文本输入设计,创建工程图4-20 将所有相关的文件都加入进此工程,4.6 基于QuartusII的VHDL文本输入设计,全程编译时序仿真,图4-21例4-22的时序仿真波形图,4.6 基于QuartusII的VHDL文本输入设计,应用RTL电路图观察器图4-22 RTL Viewer选择,4.6 基于QuartusII的VHDL文本输入设计,应用RTL电路图观察器图4-23 例4-22的RTL图,4.6 基于QuartusII的VHDL文本输入设计,硬件测试器图4-24下载cnt10.sof并启动SignalTap II，测试输出数据,4.6 基于QuartusII的VHDL文本输入设计,硬件测试器图4-25 SignalTap II数据窗设置后的信号波形,习 题,4-1.画出与下例实体描述对应的原理图符号元件：ENTITY buf3s IS-实体1：三态缓冲器PORT(input:IN STD_LOGIC;-输入端,enable:IN STD_LOGIC;-使能端output:OUT STD_LOGIC);-输出端,END buf3x;,ENTITY mux21 IS-实体2：2选1多路选择器,PORT(in0,in1,sel:IN STD_LOGIC;,output:OUT STD_LOGIC);,习 题,4-2.图4-26所示的是4选1多路选择器，试分别用IF_THEN语句和CASE,语句的表达方式写出此电路的VHDL程序。选择控制的信号s1和s0的数据类型为STD_LOGIC_VECTOR；当s1=0，s0=0；s1=0，,s0=1；s1=1，s0=0和s1=1，s0=1分别执行y=a、y=b、y=c、y=d。,图4-26 4选1多路选择器,习 题,4-3.图4-27所示的是双2选1多路选择器构成的电路MUXK，对于其中MUX21A，当s=0和1时，分别有y=a和y=b。试在一个结构体,中用两个进程来表达此电路，每个进程中用CASE语句描述一个2选1多路选择器MUX21A。,图4-27 双2选1多路选择器,习 题,4-4.图4-28是一个含有上升沿触发的D触发器的时序电路，试写出此电路,的VHDL设计文件。,图4-28 时序电路图,习 题,4-5.给出1位全减器的VHDL描述。要求：,(1)首先设计1位半减器，然后用例化语句将它们连接起来，图4-29中h_suber是半减器，diff是输出差，s_out是借位输出，sub_in是借位输,入。,(2)以1位全减器为基本硬件，构成串行借位的8位减法器，要求用例化语句来完成此项设计(减法运算是 x y-sun_in=diffr)。,图4-29 1位全减器,习 题,4-6.根据图4-30，写出顶层文件MX3256.VHD的VHDL设计文件。,图4-30 题4-6电路图,4-7.设计含有异步清零和计数使能的16位二进制加减可控计数器。,实验与实践,4-1.基于VHDL的组合电路的设计,.,COMPONENT MUX21A,PORT(a，b，s:IN STD_LOGIC;,y:OUT STD_LOGIC);END COMPONENT；,.,u1:MUX21A PORT MAP(a=a2，b=a3，s=s0，,y=tmp);,u2:MUX21A PORT MAP(a=a1，b=tmp，s=s1，,y=outy);,END ARCHITECTURE BHV;,实验与实践,4-2.时序电路的设计,4-3.含异步清0和同步时钟使能的加法计数器的设计,4-4.数控分频器的设计,图4-31 当给出不同输入值D时，FOUT输出不同频率(CLK周期=50ns),实验与实践,END;,4-2.时序电路的设计,P_REG:PROCESS(CLK),VARIABLE CNT8:STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);,IF CNT8=11111111 THEN,CNT8:=D;,4-4.数控分频器的设计,【例4-24】,LIBRARY IEEE;,USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;,USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY DVF IS,PORT(CLK:IN STD_LOGIC;,D:IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);,FOUT:OUT STD_LOGIC);,ARCHITECTURE one OF DVF ISSIGNAL FULL:STD_LOGIC;,BEGIN,4-3.含异步清0和同步时钟使能的加法计数器的设计,BEGIN,IF CLKEVENT AND CLK=1 THEN,-当CNT8计数计满时，输入数据D被同步预置给计数器CNT8FULL=1;-同时使溢出标志信号FULL输出为高电平ELSE CNT8:=CNT8+1;-否则继续作加1计数FULL=0;-且输出溢出标志信号FULL为低电平,END IF;END IF;,END PROCESS P_REG;P_DIV:PROCESS(FULL),VARIABLE CNT2:STD_LOGIC;,BEGIN,IF FULLEVENT AND FULL=1 THEN,CNT2:=NOT CNT2;-如果溢出标志信号FULL为高电平，D触发器输出取反,IF CNT2=1 THEN FOUT=1;ELSE FOUT=0;,END IF;END IF;,END PROCESS P_DIV;,END;,实验与实践,4-5 乐曲硬件演奏电路设计,图4-32 硬件乐曲演奏电路结构（Synplify综合）,实验与实践,SPKOUT:OUT STD_LOGIC,【例4-25】,LIBRARY IEEE;-硬件演奏电路顶层设计USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY Songer IS,PORT(CLK12MHZ:IN STD_LOGIC;-音调频率信号,CLK8HZ:IN STD_LOGIC;-节拍频率信号,CODE1:OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);-简谱码输出显示,HIGH1:OUT STD_LOGIC;-高8度指示,4-5 乐曲硬件演奏电路设计);-声音输出,END;,ARCHITECTURE one OF Songer IS,COMPONENT NoteTabs,PORT(clk:IN STD_LOGIC;,ToneIndex:OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);,END COMPONENT;,COMPONENT ToneTaba,PORT(Index:IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);,CODE:OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);HIGH:OUT STD_LOGIC;,Tone:OUT STD_LOGIC_VECTOR(10 DOWNTO 0);,END COMPONENT;,COMPONENT Speakera,PORT(clk:IN STD_LOGIC;,Tone:IN STD_LOGIC_VECTOR(10 DOWNTO 0);SpkS:OUT STD_LOGIC);,END COMPONENT;,SIGNAL Tone:STD_LOGIC_VECTOR(10 DOWNTO 0);SIGNAL ToneIndex:STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);,BEGIN,u1:NoteTabs PORT MAP(clk=CLK8HZ,ToneIndex=ToneIndex);,u2:ToneTaba PORT MAP(Index=ToneIndex,Tone=Tone,CODE=CODE1,HIGH=HIGH1);u3:Speakera PORT MAP(clk=CLK12MHZ,Tone=Tone,SpkS=SPKOUT);END,实验与实践,4-5 PreCLK,FullSpkS:STD_LOGIC;,【例4-26】,LIBRARY IEEE;,USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;,USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY Speakera IS,PORT(clk:IN STD_LOGIC;,Tone:IN STD_LOGIC_VECTOR(10 DOWNTO 0);SpkS:OUT STD_LOGIC);,END;,ARCHITECTURE one OF Speakera IS,SIGNAL乐曲硬件演奏电路设计,BEGIN,DivideCLK:PROCESS(clk),VARIABLE Count4:STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);,BEGIN,PreCLK 11 THEN PreCLK=1;Count4:=0000;ELSIF clkEVENT AND clk=1 THEN Count4:=Count4+1;END IF;,END PROCESS;,GenSpkS:PROCESS(PreCLK,Tone)-11位可预置计数器,VARIABLE Count11:STD_LOGIC_VECTOR(10 DOWNTO 0);,BEGIN,IF PreCLKEVENT AND PreCLK=1 THEN,IF Count11=16#7FF#THEN Count11:=Tone;FullSpkS=1;,ELSE Count11:=Count11+1;FullSpkS=0;END IF;,END IF;,END PROCESS;,DelaySpkS:PROCESS(FullSpkS)-将输出再2分频，展宽脉冲，使扬声器有足够功率发音,VARIABLE Count2:STD_LOGIC;,BEGIN,IF FullSpkSEVENT AND FullSpkS=1 THEN Count2:=NOT Count2;,IF Count2=1 THEN SpkS=1;ELSE SpkS=0;END IF;,END IF;,END PROCESS;,END;,实验与实践,4-5,【例4-27】,LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY ToneTaba ISPORT(Index:IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);CODE:OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);HIGH:OUT STD_LOGIC;Tone:OUT STD_LOGIC_VECTOR(10 DOWNTO 0);END;乐曲硬件演奏电路设计ARCHITECTURE one OF ToneTaba ISBEGINSearch:PROCESS(Index)BEGINCASE Index IS-译码电路，查表方式，控制音调的预置数WHEN 0001=Tone Tone NULL;END CASE;END PROCESS;END;,HIGHHIGHHIGHHIGHHIGHHIGHHIGHHIGHHIGHHIGHHIGHHIGHHIGH,=0;-2047=0;-773;=0;-912;=0;-1036;=0;-1197;=0;-1290;=0;-1372;=1;-1410;=1;-1480;=1;-1542;=1;-1622;=1;-1668;=1;-1728;,LIBRARY IEEE;,ToneIndex:OUT,【例4-28】,USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;实验与实践,USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY NoteTabs IS,PORT(clk:IN STD_LOGIC;,4-5 乐曲硬件演奏电路设计STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);,END;,ARCHITECTURE one OF NoteTabs IS,COMPONENT MUSIC-音符数据ROM,PORT(address:IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);,inclock:IN STD_LOGIC;,q:OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);,END COMPONENT;,SIGNAL Counter:STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);,BEGIN,CNT8:PROCESS(clk,Counter)BEGIN,IF Counter=138 THEN Counter=00000000;,ELSIF(clkEVENT AND clk=1)THEN Counter=Counter+1;,END IF;,END PROCESS;,u1:MUSIC PORT MAP(address=Counter,q=ToneIndex,inclock=clk);,END;,4-5 4;-“梁祝”乐曲演奏数据,实验与实践,【例4-29】,WIDTH=乐曲硬件演奏电路设计,DEPTH=256;,ADDRESS_RADIX=DEC;DATA_RADIX=DEC;,CONTENT BEGIN-注意实用文件中要展开以下数据，每一组占一行,00:3;01:3;02:3;03:3;04:5;05:5;06:5;07:6;08:8;09:8;10:8;11:9;12:6;13:8;14:5;15:5;16:12;17:12;18:12;19:15;20:13;21:12;22:10;23:12;24:9;25:9;26:9;27:9;28:9;29:9;30:9;31:0;32:9;33:9;34:9;35:10;36:7;37:7;38:6;39:6;40:5;41:5;42:5;43:6;44:8;45:8;46:9;47:9;48:3;49:3;50:8;51:8;52:6;53:5;54:6;55:8;56:5;57:5;58:5;59:5;60:5;61:5;62:5;63:5;64:10;65:10;66:10;67:12;68:7;69:7;70:9;71:9;72:6;73:8;74:5;75:5;76:5;77:5;78:5;79:5;80:3;81:5;82:3;83:3;84:5;85:6;86:7;87:9;88:6;89:6;90:6;91:6;92:6;93:6;94:5;95:6;96:8;97:8;98:8;99:9;,100:12;101:12;102:12;103:10;104:9;105:9;106:10;107:9;108:8;109:8;110:6;111:5;112:3;113:3;114:3;115:3;116:8;117:8;118:8;119:8;120:6;121:8;122:6;123:5;124:3;125:5;126:6;127:8;128:5;129:5;130:5;131:5;132:5;133:5;134:5;135:5;136:0;137:0;138:0;END;,4-6.混合输入设计实验,实验与实践,【例4-30】LIBRARY IEEE;-测频控制电路USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY FTCTRL ISPORT(CLKK:IN STD_LOGIC;-1HzCNT_EN:OUT STD_LOGIC;-计数器时钟使能RST_CNT:OUT STD_LOGIC;-计数器清零Load:OUT STD_LOGIC);-输出锁存信号E