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- UID
- 171497
- 性别
- 男
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library IEEE;
use IEEE.STD_LOGIC_1164.all;
entity dir_data is
port(
clk : in STD_LOGIC;
rst : in STD_LOGIC;
rw : in STD_LOGIC;
address : in STD_LOGIC_VECTOR(1 downto 0);
data : inout STD_LOGIC_VECTOR(7 downto 0)
);
end dir_data;
architecture arc_dir of dir_data is
signal data_in : STD_LOGIC_VECTOR(7 downto 0);
signal data_out: STD_LOGIC_VECTOR(7 downto 0);
signal reg_a: STD_LOGIC_VECTOR(7 downto 0);
signal reg_b: STD_LOGIC_VECTOR(7 downto 0);
begin
data_in<=data;
d1:process(clk,rst,rw)
begin
if rst='1' then
reg_a<= (others=>'0');
reg_b<= (others=>'0');
elsif clk'event and clk='1' then
if rw='1' then
if address="00" then
reg_a<=data_in;
elsif address="01" then
reg_b<=data_in;
else null;
end if;
else null;
end if;
else null;
end if;
end process d1;
d2:process(clk,rw,reg_a,reg_b)
begin
if clk'event and clk='1' then
if rw='0' then
if address="00" then
data_out<=reg_a;
elsif address="01" then
data_out<=reg_b;
else null;
end if;
else null;
end if;
else null;
end if;
end process d2;
data<=data_out when (rw='0' and address(1)='0') else
(others=>'Z');
end arc_dir;
在程序设计中,首先需要定义data_in, data_out, reg_a, reg_b四个signal,我们把data_in叫做输入寄存器,它是从双向信号data接收数据的寄存器,data_out叫做输出寄存器,它是向双向信号data发送信号的寄存器,reg_a和reg_b叫做操作寄存器,它们是在一定的时序控制下把data_in数据送给reg_a,reg_b,在一定的时序控制下从reg_a和reg_b读出数据的.
这样的处理方式必须有两个进程,因为在architecture arc_dir of dir_data is和begin之间定义了data_in, data_out, reg_a, reg_b四个signal,它在同一进程内不支持既赋值,又调用,也就是说它不支持在d1进程中对信号reg_a, reg_b赋值,又在d1进程中又调用reg_a, reg_b.
首先有语句”data_in<=data;”它表示输入寄存器无条件的接收双先信号的数据.在d1进程中,首先在rst信号有效时,对操作寄存器reg_a,和reg_b进行清零操作,然后在时钟(clk)的控制下,在写(rw)信号有效的情况下,对reg_a, reg_b寄存器在不同的地址控制下写入不同的data_in值.在d2进程中,在时钟(clk)的控制下,在读(rw)信号有效的时候,把不同地址的reg_a, reg_b的值送进data_out中.
最关键的是最后一句:“data<=data_out when (rw='0' and address(1)='0') else (others=>'Z');”它表示双向信号的三态输出,而最最关键的是when后面的条件,如果条件限制太宽,就会错误占用双向信号总线,引起总线的误操作,如果条件限制太窄,输出寄存器的数据就不能够正确的送到数据总线上去,会引起数据的丢失.也就是说,只有正确的限制了when语句后面的条件,才能够把输出寄存器的数据正确地送到数据总线上去.仔细查看此条件,有如下的规律:when语句后的条件是操作寄存器写入输出寄存器的条件的公共条件.比如:rw=’0’是操作寄存器的数据写入输出寄存器的读使能信号,address(1)是地址线的公共部分.在实际工程应用中,需要设计者在分配地址总线的时候掌握一定的技巧,尽量从地址的低位到到高位,保证地址总线有更多位的公共部分,比如只对四个寄存器操作时,地址线分配为”100”,”010”,”110”,”001”是不科学的,而”000”,”001”,”010”和”011”则是理想的.两者不同的是前者地址线没有公共部分,这样的设计无法用when语句对条件进行直接的控制,如果置之不理,由于列举不全,在逻辑综合时,电路会利用器件的乘积项和查找表的资源形成一个Latch, Latch不仅会把电路的时序变得复杂,而且电路存在潜在的危险性.虽然when语句后的条件不能够对条件进行直接的控制,但是可以使用枚举法一一把用到的地址线罗列出来,表示只有在这样的地址线的情况下才会用到数据总线,否则其他状态对数据总线送高阻,表示不占用数据总线.
总而言之,双向信号是程序设计中尤其重要的基础,设计者在设计程序的时候,要尤其注意,何时会占用数据总线,何时不占用数据总线.
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