二、        运算操作符和属性

1.       运算操作符

l  赋值运算符

赋值运算符用来给信号、变量和常数赋值。

<=    用于对SIGNAL类型赋值；

:=     用于对VARIABLE，CONSTANT和GENERIC赋值，也可用于赋初始值；

=>    用于对矢量中的某些位赋值，或对某些位之外的其他位赋值(常用OTHERS表示)。

例：

SIGNAL x: STD_LOGIC;

VARIABLE y: STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);  –最左边的位是MSB

SIGNAL w: STD_LOGIC_VECTOR(0 TO 7);  –最右边的位是MSB

x <= ‘1’;

y := “0000”;

w <= “1000_0000”;  – LSB位为1，其余位为0

w <= (0 => ‘1’, OTHERS => ‘0’);  – LSB位是1， 其他位是0

l  逻辑运算符

操作数必须是BIT, STD_LOGIC或STD_ULOGIC类型的数据或者是这些数据类型的扩展，即BIT_VECTOR, STD_LOGIC_VECTOR,STD_ULOGIC_VECTOR。

VHDL的逻辑运算符有以下几种：（优先级递减）

Ÿ   NOT —— 取反

Ÿ   AND —— 与

Ÿ   OR —— 或

Ÿ   NAND —— 与非

Ÿ   NOR —— 或非

Ÿ   XOR —— 异或

l  算术运算符

操作数可以是INTEGER, SIGNED, UNSIGNED, 如果声明了std_logic_signed或std_logic_unsigned，可对STD_LOGIC_VECTOR类型的数据进行加法或减法运算。

+ —— 加

-          —— 减

* —— 乘

/ —— 除

** —— 指数运算

MOD —— 取模

REM —— 取余

ABS —— 取绝对值

加，减，乘是可以综合成逻辑电路的；除法运算只在除数为2的n次幂时才能综合，此时相当于对被除数右移n位；对于指数运算，只有当底数和指数都是静态数值(常量或GENERIC参数)时才是可综合的；对于MOD运算，结果的符号同第二个参数的符号相同，对于REM运算，结果的符号同第一个参数符号相同。

l  关系运算符

=, /=, <, >, <=, >=

左右两边操作数的类型必须相同。

l  移位操作符

<左操作数> <移位操作符> <右操作数>

其中左操作数必须是BIT_VECTOR类型的，右操作数必须是INTEGER类型的(可以为正数或负数)。

VHDL中移位操作符有以下几种：

u  sll  逻辑左移  – 数据左移，右端补0；

u  srl  逻辑右移  – 数据右移，左端补0；

u  sla  算术左移  – 数据左移，同时复制最右端的位，填充在右端空出的位置；

u  sra  算术右移  – 数据右移，同时复制最左端的位，填充在左端空出的位置；

u  rol  循环逻辑左移 — 数据左移，从左端移出的位填充到右端空出的位置上；

u  ror  循环逻辑右移– 数据右移，从右端移出的位填充到左端空出的位置上。

例：x <= “01001”，那么：

y <= x sll 2;  – 逻辑左移2位，y<=”00100”

y <= x sla 2;  – 算术左移2位，y<=”00111”

y <= x srl 3;  – 逻辑右移3位，y<=”00001”

y <= x sra 3;  – 算术右移3位，y<=”00001”

y <= x rol 2;  – 循环左移2位，y<=”00101”

y <= x srl -2;  –相当于逻辑左移2位

l  并置运算符

用于位的拼接，操作数可以是支持逻辑运算的任何数据类型。有以下两种：

²  &

²  (, , , )

与Verilog中{}的功能一样。

2.       属性(ATTRIBUTE)

l  数值类属性

数值类属性用来得到数组、块或一般数据的相关信息，例如可用来获取数组的长度和数值范围等。

以下是VHDL中预定义的可综合的数值类属性：

d’LOW             –返回数组索引的下限值

d’HIGH            –返回数组索引的上限值

d’LEFT             –返回数组索引的左边界值

d’RIGHT            –返回数组索引的右边界值

d’LENGTH       –返回矢量的长度值

d’RANGE          –返回矢量的位宽范围

d’REVERSE_RANGE   –按相反的次序返回矢量的位宽范围

例：定义信号 SIGNAL d: STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);

则有：d’LOW = 0, d’HIGH = 7, d’LEFT = 7, d’RIGHT = 0, d’LENGTH = 8, d’RANGE = (7 DOWNTO 0), d’REVERSE_RANGE = (0 TO 7).

l  信号类属性

对于信号s，有以下预定义的属性(可综合的)：

s’EVENT            若s的值发生变化，则返回布尔量TRUE，否则返回FALSE

s’STABLE          若s保持稳定，则返回TRUE，否则返回FALSE

例：clk的上升沿判断

IF (clk’EVENT AND clk = ‘1’)

IF (NOT clk’STABLE AND clk = ‘1’)

WAIT UNTIL (clk’EVENT AND clk = ‘1’)

3.       通用属性语句

GENERIC语句提供了一种指定常规参数的方法，所指定的参数是静态的，增加了代码的可重用性，类似于Verilog中的parameter与defparam。GENERIC语句必须在ENTITY中进行声明，由GENERIC语句指定的参数是全局的，不仅可在ENTITY内部使用，也可在后面的整个设计中使用。语法结构如下：

GENERIC (parameter_name: parameter_type := parameter_value);

用GENERIC语句指定多个参数：

GENERIC (n: INTEGER := 8; vector: BIT_VECTOR := “0000_1111”);