VHDL 中的 BCD 定时器

Question

不久前出于好奇刚开始接触VHDL。

所以我尝试在 spartan 3 开发板上编写 BCD 定时器并且

不知何故我无法找出为什么它一直显示 'unexpected with' 错误。

所以如果我想拥有如图link所示的功能，我该如何修改代码？任何帮助将不胜感激。

（可点击）

library IEEE;
use IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
use IEEE.NUMERIC_STD.ALL;


entity w3 is
    Port ( clk : in  STD_LOGIC;
           rst : in  STD_LOGIC;
           stp : in  STD_LOGIC;
           an : out  STD_LOGIC_VECTOR (3 downto 0);
           c : out  STD_LOGIC_VECTOR (6 downto 0));
end w3;

architecture timer of w3 is
signal div1 : integer range 0 to 499999 :=0; -- 100Hz
signal ck100hz : std_logic; -- 100Hz output
signal div2 : integer range 0 to 249999 :=0; -- 200Hz
signal ck200hz : std_logic; -- 200Hz output
signal div3 : integer range 0 to 124999 :=0; -- 400Hz
signal ck400hz : std_logic; -- 400Hz output
signal index : integer range 0 to 9 :=0;
signal scan : std_logic_vector (3 downto 0);
signal S : std_logic;
signal disp : std_logic_vector (3 downto 0);

begin
process begin
wait until rising_edge(clk);
if div1 < 499999 then
    ck100hz <= '0';
    div1 <= div1+1;
else 
    ck100hz <= '1';
    div1 <= 0;
end if;
if div2 < 249999 then
    ck200hz <= '0';
    div2 <= div2+1;
else
    ck200hz <= '1';
    div2 <= 0;
end if;
if div3 < 124999 then
    ck400hz <= '0';
    div3 <= div3+1;
else
    ck400hz <= '1';
    div3 <= 0;
end if;
end process;

process begin
wait until rising_edge(clk);
if rst = '1' then 
    index <= 0; 
end if;
if stp = '1' then 
    index <= index; 
end if;

if ck100hz = '1' then
    if index < 3 then index <= index+1;
        else index <= 0;
        if index < 4 and index > 7 then index <= index+1;
            else index <= 0;
            if index < 8 and index > 11 then index <= index+1;
                else index <= 0;
                if index < 12 and index > 15 then index <= index+1;
                    else index <= 0;
   end if;
      end if;
          end if;
             end if;
end if;
end process;

process begin
wait until rising_edge(clk);
if ck400hz = '1' then
    With scan select -- error unexpected With
        an <= an(0) when "00",
              an(1) when "01",
              an(2) when "10",
              an(3) when others;
end if;
end process;

process begin
wait until rising_edge(clk);
if ck200hz = '1' then
    With S select   -- error unexpected With
    disp <= index integer range 0 to 3 when "00",
            index integer range 4 to 7 when "01",
            index integer range 8 to 11 when "10",
            index integer range 12 to 15 when others;
end if;
end process;




with index select
    C <= "1000000" when 0, 
          "1111001" when 1, 
          "0100100" when 2, 
          "0110000" when 3, 
          "0011001" when 4, 
          "0010010" when 5, 
          "0000010" when 6,
          "1111000" when 7,       
          "0000000" when 8,
          "0011000" when 9;

end timer;

Answer 1

对于low-active:
在 index = 0 的情况下，您应该将 0111111 分配给 C。您必须启用几乎所有细分市场。现在您的内部计算将是 high-active。由于 PCB 布局，显示器本身是 low-active，因此在将其分配给 Cathode_n 端口之前，您应该反转整个 C 向量：Cathode_n <= not C; 注意，我使用 _n 指定此端口的 low-active 行为。

旧代码：

with index select
  C <= "1000000" when 0, 
       "1111001" when 1,
       -- ...
       "0011000" when 9;

这应该是编写纯 high-active 代码时的目标：

with index select
  C <= "0111111" when 0, 
       "0000110" when 1,
       -- ...
       "1100111" when 9;

  Cathode_n <= not C;

High-active 表示：如果位为高 (1)，则事物处于活动状态。在您的情况下，一个 7 段显示器的 LED 被激活。根据 PCB 设计，您必须拉低 (0) 才能激活灯。这是 low-active，因为低值会激活某些东西。

select语句需要指定1应该点亮的位置，而不是要关闭的位置。更多 low-active 信号应该在代码中标记以表示不同的行为。只有 top-level 组件应将 high-active 信号转换为 low-active 信号，反之亦然。这确保了您设计的内部部分是纯粹的 high-active.

为否 driver:
S 和 scan 没有分配。两个信号分别是 'U' 或 "UUUU"。

编辑：
每个信号分配都会在信号上创建一个 driver。目前，您的代码从未为 S 或 scan 分配任何值。因此 S 和 scan 的初始值成为信号的驱动值。您应该运行模拟并在波形中看到很多 Us。

综合工具可能会报告：信号 S 已读取，但从未分配。

使用elsif:

我重新格式化你太可怕了if-then-else构造：

if ck100hz = '1' then
  if index < 3 then
    index <= index+1;
  else
    index <= 0;
    if index < 4 and index > 7 then
      index <= index+1;
    else
      index <= 0;
      if index < 8 and index > 11 then
        index <= index+1;
      else
        index <= 0;
        if index < 12 and index > 15 then
          index <= index+1;
        else
          index <= 0;
        end if;
      end if;
    end if;
  end if;
end if;

现在我们看到，你的代码不能使用elsif，因为你在下一个[=81]之前的else分支中有赋值=]if 语句。另一方面，index <= 0; 分配是多余的，可以删除：

if ck100hz = '1' then
  if index < 3 then
    index <= index+1;
  else
    if index < 4 and index > 7 then
      index <= index+1;
    else
      if index < 8 and index > 11 then
        index <= index+1;
      else
        if index < 12 and index > 15 then
          index <= index+1;
        else
          index <= 0;
        end if;
      end if;
    end if;
  end if;
end if;

现在我们可以将其转换为使用 elsif 分支：

if ck100hz = '1' then
  if index < 3 then
    index <= index + 1;
  elsif index < 4 and index > 7 then
    index <= index + 1;
  elsif index < 8 and index > 11 then
    index <= index + 1;
  elsif index < 12 and index > 15 then
    index <= index+1;
  else
    index <= 0;
  end if;
end if;

更具可读性，对吧？

接下来，让我们检查您在该语句中的表达式：

elsif index < 4 and index > 7 then

index不能同时小于4和大于7。因此，让我们进行综合并优化掉无法到达的分支：

if ck100hz = '1' then
  if index < 3 then
    index <= index + 1;
  else
    index <= 0;
  end if;
end if;

好的，代码中的其他问题：

if rst = '1' then 
  index <= 0; 
end if;
if stp = '1' then 
  index <= index; 
end if;

if ck100hz = '1' then
  -- ...
end if;

重置应始终具有最高优先级。在你的情况下，例如stp 具有更高的优先级。在好的情况下，您只是在浪费 FPGA 资源，在坏的情况下，综合无法将您的代码转换为 FPGA 中的原语。例如。 flip-flops 具有匹配的重置行为。

正确的实现：

if rst = '1' then 
  index <= 0; 
elsif stp = '1' then 
  index <= index; 
elsif ck100hz = '1' then
  -- ...
end if;

我想现在，您有足够的输入来修复您的代码。

VHDL 中的 BCD 定时器

BCD Timer in VHDL

counter

timer

vhdl

bcd