VHDL语言序列信号发生器的实现

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我是靠谱客的博主迷你月饼，最近开发中收集的这篇文章主要介绍VHDL语言序列信号发生器的实现，觉得挺不错的，现在分享给大家，希望可以做个参考。

概述

题目：实现图示电路（产生1101001序列码）

详细描述：用VHDL设计194，再用VHDL层次结构设计方法设计程序实现图示电路并仿真，底层器件是194，要求层次化设计，分模块调试

二、底层器件

代码：

LIBRARY IEEE;                                                            

USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;

USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;



ENTITY jicunqi IS

       PORT(

       CR,CP,SL,SR:IN STD_LOGIC;

       S0,S1:IN STD_LOGIC;

       D:IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);

       Q0,Q1,Q2,Q3:out STD_LOGIC

       );

END jicunqi;



ARCHITECTURE behavior OF jicunqi IS

signal M1:STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);

BEGIN

       PROCESS(CR,CP)

       BEGIN

              IF CR='0'     THEN

                     M1<="0000";

              ELSIF CP'EVENT AND CP ='1'    THEN

                     IF S1='0'     AND S0='1' THEN    M1<=SR&M1(3 DOWNTO 1);

                     ELSIF S1='1' AND S0='0'     THEN M1<=M1(2 DOWNTO 0)&SL;

                     ELSIF S1='1' AND S0='1'     THEN M1<=D;

                     END IF;

              END IF;

       END PROCESS;

       Q3<=M1(0);Q2<=M1(1);Q1<=M1(2);Q0<=M1(3);

END BEHAVIOR;

Flow Summary

2.仿真波形及解释

此波形图是验证194的异步清零和并行置数功能

如图 S1和S0置1，D3为高位D0为低位，Q0为低位，Q3为高位。当CP上升沿到达时，Q3Q2Q1Q0的状态开始改变。

当第一个CP上升沿到达时，CR为0，D3D2D1D0为1111，验证同步置数功能，Q3Q2Q1Q0为1111。

第二个CP上升沿到达时，当CR为1时，实现异步清零，Q3Q2Q1Q0为0000，

第三第四第五个CP重复上述操作。

第六个CP上升沿到达时， D3D2D1D0为0001，Q3Q2Q1Q0为0001

同理可得

D3D2D1D0为0010，Q3Q2Q1Q0为0010

D3D2D1D0为1001，Q3Q2Q1Q0为1001

D3D2D1D0为0011，Q3Q2Q1Q0为0011

D3D2D1D0为0110，Q3Q2Q1Q0为0110

D3D2D1D0为0000，Q3Q2Q1Q0为0000

D3D2D1D0为0100，Q3Q2Q1Q0为0100

D3D2D1D0为0111，Q3Q2Q1Q0为0111

此波形图验证194的右移功能S1为0，S0为1，实现右移功能，如上图所示

当S1置0，S0置1，当SR为1时，随着时钟上升沿的到达，SR进入Q0，并在CP的上升沿进行改变，右移1，Q0Q1Q2Q3从0000状态变成1000，1100，1110，1111，

当SR为0时，右移0，Q0Q1Q2Q3从1111依次变为0111，0011，0001，0000，实现了194的右移功能。

此波形图验证194的左移功能S1为1，S0为0，实现左移功能，如上图所示

当S1置1，S0置0，当SR为1时，随着时钟上升沿的到达，SL进入Q3，并在CP的上升沿进行改变，左移1，Q0Q1Q2Q3从0000状态变成0001，0011，0111，1111，

当SR为0时，左移0，Q0Q1Q2Q3从1111依次变为1110，1100，1000，0000，实现了194的左移功能。

如图当S1S0全置0时，电路保持原状态

二输入异或门

代码：

Library IEEE;
USE IEEE.std_logic_1164.all;

ENTITY yihuo IS
 PORT(a,b:IN std_logic;
      c:OUT std_logic);
END yihuo;

ARCHITECTURE behavior of yihuo is
 BEGIN c<=(a and not b)or(not a and b);
END ARCHITECTURE behavior;

Flow Summary：

2.波形仿真及解释：

此图验证的是异或的逻辑功能

其中，a与b为输入，c为输出

当a为0，b为1时，输出c为1

当a为1，b为0时，输出c为1

当a为1，b为1时，输出c为0

当a为0，b为0是，输出c为0

满足了c=a⊕b=a·b'+a'·b

三输入或非门

（1）代码：

Library IEEE;

USE IEEE.std_logic_1164.all;



ENTITY huofei IS

 PORT(a,b,c:IN std_logic;

      d:OUT std_logic);

END huofei;



ARCHITECTURE behavior of huofei is

 BEGIN d<=not(a or b or  c);

END ARCHITECTURE behavior;

Flow Summary：

波形仿真及解释：

此图验证的是三输入或非的逻辑功能

其中a,b,c为输入d为输出

由d=not（a+b+c），可以得知当a,b,c中任意一个输入1，其输出都为0,而图中当a、b、c单独为1时，d的输出都为0，当a、b，a、c，b、c，a、b、c都为1时，d也输出0，当且仅当a、b、c都为0时d才输出1。

三、完整电路

代码：

LIBRARY IEEE;                                                            

USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;

USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;



ENTITY homework IS

PORT(

       CP:IN STD_LOGIC;

       Z:out STD_LOGIC

       );

END homework;



ARCHITECTURE behavior OF homework IS

COMPONENT JICUNQI

PORT(

       CR,CP,SL,SR:IN STD_LOGIC;

       S0,S1:IN STD_LOGIC;

       D:IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);

       Q0,Q1,Q2,Q3:out STD_LOGIC

       );

END COMPONENT jicunqi;



COMPONENT YIHUO

 PORT(a,b:IN std_logic;

      c:OUT std_logic);

END COMPONENT YIHUO;



COMPONENT HUOFEI

 PORT(a,b,c:IN std_logic;

      d:OUT std_logic);

END COMPONENT HUOFEI;



signal E,F,G,H,J:STD_LOGIC;

BEGIN

       U1: jicunqi PORT MAP(Q2=>G,S0=>'1',D=>"1111",CP=>CP,CR=>'1',Q0=>E,Q1=>F,S1=>J,SR=>H,SL=>'1');

       U2: yihuo  PORT MAP(A=>E,B=>G,C=>H);

       U3:huofei  PORT MAP(A=>E,B=>F,C=>G,D=>J);

       Z<=G;

END BEHAVIOR;