原创 VHDL中 If语句和Case语句的综合

If 和case语句是VHDL里边两个非常重要的语句，如何用好她们来描述逻辑电路和时序电路是学会VHDL编程重要的一步。if 和 case语句有一定的相关性，也有一定的区别。相同的地方是他们可以实现几乎一样的功能。下面主要介绍一下她们之间的区别。

If 语句每个分支之间是有优先级的，综合得到的电路是类似级联的结构。Case语句每个分支是平等的，综合得到的电路则是一个多路选择器。因此，多个if elseif语句综合得到的逻辑电路延时往往比case语句要大。一些初学者在一开始往往喜欢用if elsif语句，因为这种语法表达起来更加直接，但是在运行速度比较关键的项目中，使用case语句的效果会更好。下面的例子给出了if语句和case语句的综合结果

 
               If 语句综合结果


              Case语句综合结果

有关if, case语句另外一个值得一提的东西是在用if或者case语句做逻辑电路的时候，必须为信号设置默认值。有两种方法，第一种方法是在if, case语句之前对目标信号进行赋值，采用这种方法，就不必专门写else或者when others语句对信号进行默认赋值。第二种方法就是在else或者when others语句中对信号进行默认条件下的赋值。如果违反了上述规则，那么会在综合电路的时候形成一个transparent latch，也就是电平触发的锁存器，这对电路的时序分析等会造成很大的麻烦。

在时序电路中，如果没有在else语句或者when others语句中对信号赋值，那么综合工具会认为寄存器保持当前输入。从电路图上看，即把寄存器的输出接回寄存器的输入。

有兴趣的朋友可以用综合工具试一下面的代码，鉴于篇幅，时序电路部分的代码就不贴了，有需要的朋友可以给我留言。

library ieee;
use ieee.std_logic_1164.all;
use ieee.numeric_std.all;

entity CaseComb is
  port
    (aSel   : in std_logic_vector(3 downto 0);
     aDin   : in std_logic_vector(3 downto 0);
     aDout  : out std_logic);
end CaseComb;

architecture rtl of CaseComb is

begin

  process(aSel, aDin)
  begin
  case aSel is
  when "1000" =>
    aDout <= aDin(3);
  when "0100" =>
    aDout <= aDin(2);
  when "0010" =>
    aDout <= aDin(1);
  when "0001" =>
    aDout <= aDin(0);    
  when others =>
    --aDout <= '0'; 
  end case;
  end process;
 
end rtl;

library ieee;
use ieee.std_logic_1164.all;
use ieee.numeric_std.all;

entity IfComb is
  port
    (aSel   : in std_logic_vector(3 downto 0);
     aDin   : in std_logic_vector(3 downto 0);
     aDout  : out std_logic);
end IfComb;

architecture rtl of IfComb is

begin

  process(aSel, aDin)
  begin
    if aSel(3)='1' then
      aDout <= aDin(3);
    elsif aSel(2)='1' then
      aDout <= aDin(2);
    elsif aSel(1)='1' then
      aDout <= aDin(1);
    elsif aSel(0)='1' then
      aDout <= aDin(0);
    --else
    -- aDout <= '0';
    end if;
  end process;
 
end rtl;