VHDL的运算操作符

﹏ヽ暗。殇╰゛Y 2024-03-25 14:05 116阅读 0赞

在VHDL语言中共有4类操作符，可以分别进行**逻辑运算（logical）、关系运算（relational）、算术运算（Arithmetic）和并置运算（Concatenation）**。需要注意的是，被操作符所操作的对象是操作数，且操作数的类型应该和操作符所要求的类型相一致。另外，运算操作符是有优先级的，例如逻辑运算符NOT，在所有操作符中其优先级最高。下表所有操作符的优先次序。

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操作符的优先级

## **一、逻辑运算符**  ##

在VHDL语言中逻辑运算符共有6种，它们分别是：

**NOT——取反；**

**AND——与；**

**OR——或；**

**NAND——与非；**

**NOR——或非；**

**XOR——异或。**

这6种逻辑运算符可以对“STD\_LOGIC”和“STD\_LOGIC\_VECTOR”等数据进行逻辑运算。必须注意，运算符的左边和右边，以及代入的信号的数据类型必须是相同的。

当一个语句中存在两个以上的逻辑表达式时，在C语言中运算有自左至右的优先级顺序的规定，**而在VHDL语言中，左右没有优先级差别**。例如，在下例中，如去掉式中的括号，那么从语法上来说是错误的：

x <=（a AND b）OR（NOT c AND d）；

当然，如果一个逻辑表达式中只有“AND”，“OR”，“XOR”运算符，那么改变运算顺序将不会导致逻辑的改变。此时，括号是可以省略的。例如：

a <= b AND c AND d AND e；

a <= b OR c OR d OR e；

在所有逻辑运算符中NOT的优先级最高。

## **二、 算术运算符** ##

VHDL语言有10种算术运算符，它们分别是：

**十——加；**

**— ——减；**

**\* ——乘；**

**／——除；**

**MOD ——求模；**

**REM ——取余；**

**＋——正；（一元运算）**

**— ——负；（一元运算）**

**\*\* ——指数；**

**ABS ——取绝对值。**

在算术运算中，对于一元运算的操作数（正、负）可以为任何数值类型（整数、实数、物理量）。加法和减法的操作数也和上面一样，具有相同的数据类型，而且参加加、减运算的操作数的类型也必须相同。乘除法的操作数可以同为整数和实数。**物理量可以被整数或实数相乘或相除，其结果仍为一个物理量。物理量除以同一类型的物理量即可得到一个整数量。**求模和取余的操作数必须是同一整数类型数据。一个指数的运算符的左操作数可以是任意整数或实数，而右操作数应为一整数。

若对“STD\_LOGIC\_VECTOR”进行“＋”（加）、“一”（减）运算时，两边的操作数和代入的变量位长如不同，则会产生语法错误。另外，“\*”运算符两边的位长相加后的值和要代入的变量的位长不相同时，同样也会出现语法错误。

## **三、关系运算符** ##

VHDL语言中有6种关系运算符，它们分别是：

**＝——等于；**

**／＝———不等于；**

**＜——小于；**

**＜＝———小于等于；**

**＞——大于；**

**＞＝——大于等于。**

在关系运算符的左右两边是运算操作数，不同的关系运算符对两边的操作数的数据类型有不同的要求。其中等号“＝”和不等号“／＝”可以适用所有类型的数据。其它关系运算符则可使用于整数（INTEGER）和实数（REAL）、位（STD\_LOGIC）等校举类型以及位矢量（STD\_LOGIC\_VECTOR）等数组类型的关系运算。在进行关系运算时，左右两边的操作数的数据类型必须相同，但是位长度不一定相同。当然也有例外的情况，在利用关系运算符对位矢量数据进行比较时，比较过程是从最左边的位开始。自左至右按位进行比较的。在**位长不同的情况下，只能按自左至右的比较结果作为关系运算的结果**。例如，对3位和4位的位矢量进行比较：

SIGNAL a：STD\_LOGIC\_VECTOR（3 DOWNTO 0）；

SIGNAL b：STD\_LOGIC\_VECTOR（2 DOWNTO 0）；

a <= “1010”； －－10

b <= “111”； －－7

IF（ a ＞ b） THEN

┇

ELSE

┇

上例a的值为10，而b的值为7，a应该比b大。但是，由于位矢量是从左至右按位比较的，当比较到次高位时，a的次高位为“0”而b的次高位为“1”，故比较结果b比a大。这样的比较结果显然是不符合实际情况的。

为了能使位矢量进行关系运算，在包集合“STD\_LOGIC\_UNSIGNED”中对“STD\_LOGIC\_VECTOR”关系运算重新作了定义，使其可以正确的进行关系运算。注意在用时必须首先说明调用该包集合。

## **四、并置运算符** ##

**并置运算符“＆”用于位的连接**。例如，将4个位用并置运算符”＆”连接起来就可以构成一个具有4位长度的位矢量。两个4位的位矢量用并置运算符“＆”连接起来就可以构成8位长度的位矢量。