2.4　顺序语句

从仿真的角度看，顺序语句的执行顺序与它们的书写顺序是基本一致的，顺序语句只能出现在进程（process）、函数（function）和过程（procedure）中。顺序语句包括信号赋值语句、变量赋值语句、流程控制语句、等待语句、子程序调用语句、返回语句、空操作语句等。

从数据对象赋值的角度，可以把赋值语句分为信号赋值语句和变量赋值语句两种。信号赋值语句在2.3节中已有介绍，需要注意的是，信号赋值语句在进程外部使用时，是并行语句形式；在进程内部使用则是顺序语句形式。下面仅介绍变量赋值语句。

1. 变量赋值语句

变量的说明和赋值只能在进程、函数和过程中，且变量是局部量，变量值无法传递到进程和子程序的外部。变量赋值语句的格式为

     目的变量: = 表达式;

该语句的意思是将表达式的值赋值给目的变量，两者的类型应保持一致。

例如：

2. if语句

常见的流程控制语句有if语句、case语句、loop语句、next语句、exit语句等，下面将分别对此做介绍。

if语句只能用在进程中，根据所指定的条件来确定执行哪些语句，因此if语句可以实现多选择控制。if语句的书写格式如下：

if语句中条件为布尔表达式，如果满足条件，则执行关键词then后面的顺序语句；如果所有条件都不满足，则执行else后面的顺序语句，end if结束操作。

【例2.6】用if语句设计四选一数据选择器。

为保证综合性能，建议一个进程中只放一条if语句。且为避免冗长的路径延迟，不建议使用过长的if嵌套结构。

3. case语句

case语句与if语句功能相似，也是根据条件表达式的取值执行不同的语句。但是又有区别，确切地说，if语句实现的是优先权电路，而case语句实现的是平衡电路。case语句常用于描述总线、译码器和平衡编码器的结构。case语句的一般格式如下：

表达式可以是一个整数类型或枚举类型的值，也可以是由这些数据类型的值构成的数组，条件句中的选择值必在表达式的取值范围内，且覆盖表达式所有可能的取值，否则，必须使用when others来替代未列出的取值，同时要注意选择值之间不允许有重叠，case语句执行时必须选中，且只能选中所列条件语句中的一条。

选择值的写法非常灵活，例如选择表达式s的取值为0到9的整型数，通过s的不同取值，决定整型数y的“0”、“1”、“2”、“3”不同取值，用case语句设计如下：

对于上例中的4选1数据选择器，我们可以将进程中的if语句用case语句替代如下：

与if语句相比，case语句的可读性要稍好，但是case语句占用资源多于if语句。

4. loop语句

loop语句能使程序进行有规则的循环，循环的次数受迭代算法的控制，常用来描述迭代电路的行为。loop语句有如下三种形式。

1）for-loop语句

格式如下：

for-loop语句中循环变量的值在每次循环中都发生变化，in后面跟随的离散范围表示循环变量在循环过程中依次取值的范围。EDA综合工具对for-loop语句支持较好，建议使用。

【例2.7】使用for循环变量语句描述8位奇偶校验电路。

2）while-loop语句

格式如下：

对于for-loop来说，其循环变量是不可以通过for-loop内部的程序改变的，而while-loop语句的循环条件是可以在程序中改变的，while-loop语句在构造之初，就是为了仿真而设计的，因此一般EDA工具不支持while-loop语句的描述。

3）无条件loop语句

如果语句中没有exit语句，则无条件loop语句将无限循环，不会停止。exit语句可以使它结束循环。例如：

5. next语句

next语句为loop的内部循环控制语句，控制循环提前进入下一轮循环，即跳过该语句后面的语句执行指定标号的下一轮循环。next语句的格式如下：

     next [loop标号][when条件];

由格式可知，next语句有三种终止循环的形式：

6. exit语句

exit语句也为loop的内部循环控制语句，控制跳出循环。exit语句的格式如下：

     exit [loop标号][when条件];

由格式可知，exit语句也有三种跳出循环的形式：

7. wait语句

在进程中或过程中，当执行到wait语句时，运行程序将被挂起，直到满足语句设置的结束挂起条件后，重新开始执行进程或过程中的程序。wait语句的格式有如下三种：

1）敏感信号等待语句

格式为：

wait on语句通常用在进程中，用以取代进程的敏感信号表。例如对于如下进程：

若用wait语句来取代，可以写成如下形式：

在VHDL程序仿真时，若进程含有敏感信号表，则每个带敏感信号表的进程都会先执行一遍，然后回到进程的初始处等待敏感信号的变化；若进程含有wait语句，则此进程先执行到首个wait语句处，再等待满足wait语句的条件。所以上述两段程序的仿真结果是一致的，综合后的电路也是相同的。

注意：一个进程中不可以既有敏感信号表，又有wait语句。

2）条件等待语句

格式为：

     wait until 条件表达式;

表示若条件表达式满足，则启动程序执行。例如：

     wait until clock='1';
     wait until rising_edge (clock);
     wait until clock='1'and clock'event;

这三条wait语句生成的硬件电路结构是相同的。

3）等待时间到语句

格式为：

     wait for 时间表达式;

若时间表达式表示的等待时间达到，则启动程序执行。例如：

4）无限等待语句

格式为：

     wait

进程中若存在一条无限等待语句，则进程将进入无限等待状态。此语句通常在仿真中使用。

另外，VHDL支持多条件的wait语句，例如：

     wait on a, buntil Enable=  '1'for 5 ns;

该wait语句有三个等待条件：①a或b发生变化；②条件Enable变为高电平；③时间经过5ns。只要一个条件满足，则该wait语句所在的进程就被启动。

8. null语句

null语句表示无任何动作。执行该语句只是为了使程序执行走到下一个语句。

格式为

     null;

例如对于case语句中介绍的4选1数据选择器的设计，可以用null语句做如下修改：

9. return语句

返回语句（return）用来中止子程序的运行。

1）过程返回语句

过程的返回语句格式如下：

     return;

当执行了这个语句时，控制返回到该过程的调用点。

2）函数返回语句

函数的返回语句格式如下：

     return返回值;

返回语句将返回值作为函数的输出值回送。例如：