第四章 运算操作符和属性

VHDL 语法基础的学习令人感到枯燥乏味，但是只有在对数据类型、运算操作符及其属性有了深刻的理解之后，才有可能写出高质量和高效率的代码。

1. 运算操作符

VHDL 提供了6 种预定义的运算操作符，分别是：赋值运算符、逻辑运算符、算术运算符、关系运算符、移位运算符和并指运算符。

• 赋值运算符：用来给信号、变量和常数赋值。赋值运算符包括以下 3 种：
  <= 用于对 SIGNAL 赋值。
  := 用于对VARIABLE，CONSTANT 和 GENERIC 赋值，也可用于赋初始值。
  => 给矢量中的某些位赋值，或对某些为之外的其他位（常用 OTHERS 表示）赋值。

例
首先定义下列信号和变量：
SIGNAL x: STD_LOGIC;
VARIABLE y: STD_LOGIC_VECTOR( 3 DOWNTO 0);

对于上面的信号或变量，下面的赋值方式都是符合规则的：
x <= ‘1’ ;
y := “0000” ;

• 逻辑与算符：用来执行逻辑运算操作。操作数必须是BIT ，STD_LOGIC_VECTOR 或 STD_ULOGIC 类型的数据。VHDL 的逻辑运算符有以下几种：
  NOT——取反
  AND——与
  OR——或
  NAND——与非
  NOR——或非
  XOR——异或

例
y <= NOT a AND b;
y <= NOT (a AND b);

• 算术运算符：用来执行算数运算操作。VHDL 语言有以下 8 种算术运算符：
  加（+）、减（-)、乘（ * ）、除（/）、指数运算（ ** ）、取模（ MOD）和取余（REM）。

• 关系运算符：用来对两个操作数进行比较运算，VHDL 有以下 6 种关系运算：
  = 等于
  /= 不等于
  < (>) 小于(大于）
  <=（>=）小于等于（大于等于）

关系操作符左右两边操作数的数据类型必须相同。

• 移位操作符：用来对数据进行唯一操作。其语法结构为：
  <左操作数><唯一操作符><右操作数>
  其中，左操作数必须是BIT_VECTOR 类型的。VHDL 中的移位操作符有以下几种：
  
  
• 并置运算符：用于位的拼接，其操作数可以是支持逻辑运算的任何数据类型。并置运算符有以下两种：& 和 （,）

例
z <= x & “10000000” --如果 x <=‘1’ ,那么 z <= “11000000”
z <= (‘1’, ‘1’,‘0’, ‘0’,‘0’, ‘0’,‘0’, ‘0’, ) – z <= “11000000”

2. 属性

VHDL 语言中的属性（ATTRIBUTE）语句可以从指定的客体或对象中获得关心的数据或信息，因此可以使 VHDL 代码更灵活。VHDL 中的预定义属性可以划分为两大类：数值类属性和信号类属性。

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

3. 用户自定义属性

VHDL 也允许用户自定义属性。其语法格式为：

4. 操作符扩展

上面提到用户可以自定义属性，用户同样也可以自定义操作符。

5. 通用属性语句
   GENERIC（属性）语句提供了一种指定常规参数的方法，错指定的参数是静态的，设计人员可以根据具体设计需求方便地进行参数修改。该语句可以增加代码的灵活性和可重用性。GENERIC 语句必须在 ENTITY 中进行声明。GENERIC 语句指定的参数是全局的，不仅可以在ENTITY 内部使用，也可以在后面的整个设计中使用。其语法结构如下：

GENERIC （parameter_name: papameter_type := parameter_value）；