内容发布更新时间 : 2024/12/22 15:52:38星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

IF RISING_EDGE(CLK) THEN

IF WREN='1' THEN --如果时钟有上升沿出现，且写使能为高电平，则

MEM(CONV_INTEGER(A))<=DIN;--RAM数据口的数据被写入指定地址的单元 END IF; END IF;

IF(FALLING_EDGE(CLK))THEN --如果时钟有下降沿出现，则 Q<=MEM(CONV_INTEGER(A));--读出存储器中的数据 END IF; END PROCESS; END BHV;

--解2：以图7-18代码形式设计RAM

7-3 修改例7-6，用GENERIC语句定义例7-6中的数据线宽和存储单元的深度的参数，再设计一个顶层文件例化例7-6。此顶层文件能将参数传入底层模块例7-6。顶层文件的参数设数据宽度=16，存储深度msize=1024。

--解1：用GENERIC定义DB和AB修改【例7-6】设计双边沿控制读写RAM的VHDL程序。 LIBRARY IEEE;

USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;

USE IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;--此程序包括含转换函数CONV_INTEGERlA) USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;--此程序包包含算符重载函数 ENTITY RAM7x8 IS

GENERIC(D_Bus: integer:=8;A_Bus: integer:=7;MEM_Num: integer:=128;init_file: string:=\

PORT( CLK: IN STD_LOGIC;--定义时钟 WREN: IN STD_LOGIC;--定义写允许控制

A: IN STD_LOGIC_VECTOR(A_Bus-1 DOWNTO 0);--定义RAM的7位地址输入端口 DIN: IN STD_LOGIC_VECTOR(D_Bus-1 DOWNTO 0);--定义RAM的8位数据输入端口 Q:OUT STD_LOGIC_VECTOR(D_Bus-1 DOWNTO 0));--定义RAM的8位数据输出端口 END;

ARCHITECTURE bhv OF RAM7x8 IS

TYPE G_ARRAY IS ARRAY(0 TO MEM_Num-1) OF STD_LOGIC_VECTOR(D_Bus-1 DOWNTO 0); SIGNAL MEM: G_ARRAY;--定义信号MEM的数据类型为用户新定义的类型G_ARRAY

attribute ram_init_file: string; --定义字符串属性的标识符ram_init_file。 attribute ram_init_file of MEM: SIGNAL IS init_file; --定义标识符ram_init_file是MEM的属性，

--并将字符串\初始化赋给ram_init_file。

BEGIN

PROCESS(CLK)

BEGIN

IF RISING_EDGE(CLK) THEN

IF WREN='1' THEN --如果时钟有上升沿出现，且写使能为高电平，则 MEM(CONV_INTEGER(A))<=DIN;--RAM数据口的数据被写入指定地址的单元 END IF; END IF;

IF(FALLING_EDGE(CLK))THEN --如果时钟有下降沿出现，则 Q<=MEM(CONV_INTEGER(A));--读出存储器中的数据 END IF; END PROCESS

--解2：用例化调用修改后例7-6生成10位AB和8位DB的RAM LIBRARY IEEE;

USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;

USE IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;--此程序包括含转换函数CONV_INTEGERlA) USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;--此程序包包含算符重载函数 ENTITY RAM10x8 IS

PORT( CLK: IN STD_LOGIC;--定义时钟 WREN: IN STD_LOGIC;--定义写允许控制

A: IN STD_LOGIC_VECTOR(9 DOWNTO 0);--定义RAM的10位地址输入端口 DIN: IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);--定义RAM的8位数据输入端口 Q:OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0));--定义RAM的8位数据输出端口 END;

ARCHITECTURE bhv OF RAM10x8 IS

COMPONENT RAM7x8 --RAM7x8模块的调用声明

GENERIC(D_Bus: integer;A_Bus: integer;MEM_Num: integer;init_file: string); PORT( CLK: IN STD_LOGIC;--定义时钟 WREN: IN STD_LOGIC;--定义写允许控制

A: IN STD_LOGIC_VECTOR(A_Bus-1 DOWNTO 0);--定义RAM的7位地址输入端口 DIN: IN STD_LOGIC_VECTOR(D_Bus-1 DOWNTO 0);--定义RAM的8位数据输入端口 Q:OUT STD_LOGIC_VECTOR(D_Bus-1 DOWNTO 0));--定义RAM的8位数据输出端口 END COMPONENT; BEGIN

u1: RAM7x8 GENERIC MAP(D_Bus=>8,A_Bus=>10,MEM_Num=>1024,init_file=>\ PORT MAP(CLK,WREN,A,DIN,Q); END BHV;

7-4 建立一个原理图顶层设计工程，调用LPM_RAM，结构参数与习题7-3相同，初始化文件是hex格式的正弦波数据文件。给出设计的仿真波形。

解：7-4 顶层设计用原理图调用LPM_RAM(结构参数与习题7-3相同)

7-5(略)参考Quartus II的Help(Contents)，详细说明LPM元件altcam、altsyncram、 LPM_fifo、LPM_shiftreg的使用方法，以及其中各参量的含义和设置方法。

8 习 题

8-1（5-1）什么是固有延时？什么是惯性延时？P225~226 答：固有延时(Inertial Delay)也称为惯性延时，固有延时的主要物理机制是分布电容效应。

8-2（5-4）说明信号和变量的功能特点，以及应用上的异同点。P208~P210

答：变量：变量是一个局部量，只能在进程和子程序中使用。变量不能将信息带出对它做出定义的当前结构。变量的赋值是一种理想化的数据传输，是立即发生的，不存在任何延时行为。变量的主要作用是在进程中作为临时的数据存储单元。

信号：信号是描述硬件系统的基本数据对象，其性质类似于连接线；可作为设计实体中并行语句模块间的信息交流通道。信号不但可以容纳当前值，也可以保持历史值；与触发器的记忆功能有很好的对应关系。

8-3 从不完整的条件语句产生时序模块的原理看，例8-7和从表面上看都包含不完整条件语句，试说明，为什么它们的综合结果都是组合电路。 P214~P216 答：根据变量具有顺序立即赋值传送特性，例8-7中的不完整条件语句对变量赋值前对变量进行初始值设置；每次敏感信号触发，对变量的赋值，总能产生结果，无保持状态——即输出是输入的函数；因此，只能产生组合逻辑电路；不可能产生时序逻辑电路。 --【例8-7】预设计4选1多路器(通过变量测选择条件，将产生正确结果。) LIBRARY IEEE;

USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; ENTITY mux4 IS

PORT(i0,i1,i2,i3,a,b: IN STD_LOGIC; q: OUT STD_LOGIC); END mux4;

ARCHITECTURE body_mux4 OF mux4 IS BEGIN

process(i0,i1,i2,i3,a,b)

variable muxval: integer range 7 DOWNTO 0; begin

muxval:=0;

if (a= '1') then muxval := muxval+1; end if; if (b= '1') then muxval := muxval+2; end if; case muxval is when 0=> q<=i0; when 1=> q<=i1; when 2=> q<=i2; when 3=> q<=i3;

when others=>q<='X'; --null; end case; end process; END body_mux4;

8-4 设计一个求补码的程序，输入数据是一个有符号的8位二进制数。

--解：8-4 设计一个求补码的程序，输入数据是一个有符号的8位二进制数。 LIBRARY IEEE;

USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL; ENTITY org_patch IS

PORT( org_data : IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);--原码输入 patch_data : OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0));--补码输出 END org_patch;

ARCHITECTURE BHV OF org_patch IS BEGIN

PROCESS(org_data) BEGIN

IF(org_data(7)='0') THEN

patch_data<=org_data; --org_data>=0，补码=原码。 else

patch_data<=org_data(7)&(not org_data(6 DOWNTO 0))+1;--org_data<0，补码=|原码|取反+1。 END IF; END PROCESS; END BHV;

8-5 设计一个比较电路，当输入的8421BCD码大于5时输出1，否则输出0。 --解：8-5 设计一个比较电路，当输入的8421BCD码大于5时输出1，否则输出0。 LIBRARY IEEE;

USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL; ENTITY g_5_cmp IS

PORT( d_in : IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); --输入数据

cmp_out : OUT STD_LOGIC); --比较输出(1:输入数据>5) END g_5_cmp;

ARCHITECTURE BHV OF g_5_cmp IS BEGIN

PROCESS(d_in) BEGIN

IF(d_in>\

cmp_out<='1'; --输入数据大于5，比较输出1。 else

cmp_out<='0'; --输入数据小于等于5，比较输出0。 END IF; END PROCESS; END BHV;

8-6 用原理图或VHDL输入方式分别设计一个周期性产生二进制序列01001011001的序列发生器，用移位寄存器或用同步时序电路实现，并用时序仿真器验证其功能。(可预置数11位序列发生器)

解(1)：用原理图设计产生01001011001序列

解(2)：用VHDL设计产生01001011001序列 LIBRARY IEEE;

USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; ENTITY S_generator IS

PORT(CLK,CLR: IN STD_LOGIC; --工作时钟/复位信号 S_out: OUT STD_LOGIC);--序列输出位 END S_generator;

ARCHITECTURE behav OF S_generator IS

SIGNAL D: STD_LOGIC_VECTOR(10 DOWNTO 0);--11位循环移位寄存器 BEGIN

PROCESS(CLK,CLR) BEGIN

IF CLK'EVENT AND CLK='1' THEN --时钟到来时，逐位左移循环输出序列位 IF CLR='1' THEN D<=\复位操作，产生11位待输出序列 ELSE

D(10 DOWNTO 1)<=D(9 DOWNTO 0); D(0)<=D(10); S_out<=D(10); END IF; END IF; END PROCESS; END behav;

解(3：)用原理图设计且可预置数的11位序列