VHDL語言入門

VHDL 的注釋以兩個(gè)連字符“--”開始，到該行尾自動結(jié)束，不支持成塊的注釋語句。

VHDL設(shè)計(jì)實(shí)體的組成：庫和程序包(Library,Package),實(shí)體(Entity),結(jié)構(gòu)體(Architecture),配置(Configuration).

--- VHDL Example

library ieee;

use ieee.std_logic_1164.all; --庫聲明

entity TONE is

port(A,B:in std_logic; --實(shí)體定義

C:out std_logic);

end TONE;

architecture EX of TONE is --結(jié)構(gòu)體定義

begin

C<=A OR B;

end EX;

VHDL不區(qū)分大小寫

1：實(shí)體的語句格式

ENTITY 實(shí)體名 IS

GENERIC(------); --可選

PORT(------);

END實(shí)體名;

類屬說明的書寫格式是：

GENERIC(常數(shù)名：數(shù)據(jù)類型：設(shè)定值;

常數(shù)名：數(shù)據(jù)類型：設(shè)定值);

端口語句的格式：

PORT(端口信號名：端口模式數(shù)據(jù)類型;

端口信號名：端口模式數(shù)據(jù)類型);

IN 輸入

OUT 輸出

INOUT 雙向

BUFFER 緩沖

2.結(jié)構(gòu)體

結(jié)構(gòu)體的任務(wù)是：定義結(jié)構(gòu)體中的各項(xiàng)內(nèi)部使用元素，如數(shù)據(jù)類型(TYPE),常數(shù)(CONSTAND),信號(SIGNAL),元件(COMPONENT),過程(POCEDURE),變量(VARIABLE)和進(jìn)程(PROCESS)等。通過VHDL語句描述實(shí)體所要求的具體行為和邏輯功能。描述各元件之間的連接。

結(jié)構(gòu)體格式：

結(jié)構(gòu)體名 OF 實(shí)體名IS

說明部分(可選，課用于對結(jié)構(gòu)體中使用的信號等進(jìn)行說明，這樣做有利于提高程序的可讀性)

BEGIN

功能描述語句法

END 結(jié)構(gòu)體名稱

VHDL內(nèi)部是并發(fā)執(zhí)行的，但是process內(nèi)部的代碼是順序執(zhí)行的。要實(shí)現(xiàn)時(shí)序電路，必須使用順序執(zhí)行代碼。順序執(zhí)行代碼可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)組合邏輯電路和時(shí)序邏輯電路。

從本質(zhì)上講，VHDL代碼是并發(fā)執(zhí)行的。只有PROCESS，F(xiàn)UNCTION或者PROCEDURE內(nèi)部的代碼才是順序執(zhí)行的。值得注意的是，盡管這些模塊中的代碼是順序執(zhí)行的，但是當(dāng)它們作為一個(gè)整體是，與其他模塊之間又是并發(fā)的。IF，WAIT,CASE,LOOP語句都是順序代碼，用在PROCESS,FUNCTION和PROCEDURE內(nèi)部。

我們將一系列的并發(fā)描述語句放在一個(gè)simple block中，目的僅僅是為了增強(qiáng)整個(gè)代碼的可讀性和可維護(hù)性。但是，一個(gè)特殊的例子是利用guarded BLOCK可以構(gòu)造時(shí)序電路。

類屬 GENERIC 參量是一種端口界面常數(shù),常以一種說明的形式放在實(shí)體或塊結(jié)構(gòu)體前的說明部分。

類屬參量以關(guān)鍵詞 GENERIC 引導(dǎo)一個(gè)類屬參量表，在表中提供時(shí)間參數(shù)或總線寬度等靜態(tài)信息。

一般在結(jié)構(gòu)體中，類屬的應(yīng)用與常數(shù)是一樣的，例如：當(dāng)用實(shí)體例化一個(gè)設(shè)計(jì)實(shí)體的器件時(shí)，可以用類屬表中的參數(shù)項(xiàng)定制這個(gè)器件，如可以將一個(gè)實(shí)體的傳輸延遲，上升和下降延時(shí)等參數(shù)加到類屬參數(shù)表中，然后根據(jù)這些參數(shù)進(jìn)行定制，這對于系統(tǒng)仿真控制是十分方便的。其中的常數(shù)名是由設(shè)計(jì)者確定的類屬常數(shù)名，數(shù)據(jù)類型通常取INTEGER 或TIME 等類型，設(shè)定值即為常數(shù)名所代表的數(shù)值，但需注意 VHDL 綜合器僅支持?jǐn)?shù)據(jù)類型為整數(shù)的類屬值。

GENERIC詳細(xì)描述見以下網(wǎng)址

http://hi.baidu.com/rebornlinlin/item/0caedc0f8b0a058e03ce1b5a

一個(gè)元件 component是一個(gè)結(jié)構(gòu)完整的常用代碼，(包括庫聲明、實(shí)體和結(jié)構(gòu)體這些基本的組成部分)。然而如果將這些代碼聲明為component，就可以被其他電路調(diào)用，從而使代碼具有了層次化的結(jié)構(gòu)。

COMPONENT是已有元件在別的文件中已經(jīng)定義,在此聲明之后,你的程序里就可以用了

就比如我在設(shè)計(jì)文件中定義了一個(gè)實(shí)體

entity cnt6 is

port

(clr,en,clk :in std_logic;

q :out std_logic_vector(2 downto 0)

);

end entity;

然后我要在測試文件中使用它，需要例化它，但首先要使用component對它進(jìn)行聲明。

architecture rtl of cnt6_tb is

component cnt6

port(

clr,en,clk :in std_logic;

q :out std_logic_vector(2 downto 0)

);

end component;

關(guān)于VHDL 的testbench 的編寫，請參照以下網(wǎng)址，寫的蠻好

http://blog.csdn.net/wangjun403/article/details/6246830

http://www.cnblogs.com/zlh840/archive/2011/07/08/2101504.html

?COMPONENT語句

COMPONENT 元件名

【GENERIC 說明】;

PORT 說明;

END COMPONENT;

COMPONENT語句可以在

ARCHITECTURE,PACKAGE及BLOCK

的說明部分中使用

?COMPONENT_INSTANT語句

標(biāo)號名：元件名 PORT MAP(信號，???)

該語句使得使用已有元件或模塊成為

可能，該語句將元件或模塊的端口信號

映射成為高層次電路中的信號。

?COMPONENT_INSTANT語句

標(biāo)號名：元件名 PORT MAP(信號，???)

該語句使得使用已有元件或模塊成為

可能，該語句將元件或模塊的端口信號

映射成為高層次電路中的信號。

例：已有設(shè)計(jì)and2的端口說明如下

Port(a,b:in bit;

c:out bit);

元件調(diào)用

u1：and2 portmap(x,y,q);

u2: and2 port map(a=>x,b=>y,c=>q);

在輸出信號沒有連接的情況下，其對應(yīng)

端口的描述可以忽略

程序包說明格式如下：

package 程序包名 is

說明語句;

end 程序包名;

程序包名：設(shè)計(jì)者自定義便于記憶的標(biāo)識符

說明語句：包括各種類型的說明語句

程序包體

描述函數(shù)和過程功能的函數(shù)體與過程等的集合稱程序包體

程序包說明中，定義了數(shù)據(jù)類型和子程序中的函數(shù)、過程說明，而程序包體中才具體地描述該函數(shù)、過程功能的語句和數(shù)據(jù)的賦值。

程序包體格式：

package body 程序包名 is

順序語句;

end 程序包名;

程序包名：與程序包說明中的程序包名相同

順序語句：描述函數(shù)、過程及其他功能的程序流

子程序——過程

VHDL中，所謂子程序指主程序調(diào)用它后能將處理結(jié)果返回主程序的程序模塊。

VHDL語言中，子程序有兩種類型，過程(procedure)和函數(shù)(function)。

他們的區(qū)別：

1、過程可具有多個(gè)返回值，而函數(shù)只能有一個(gè)

2、過程通常用來定義一個(gè)算法，而函數(shù)往往用來產(chǎn)生一個(gè)特定的值

3、過程中的參數(shù)可具有3種端口模式：in、out、inout，而函數(shù)中的參數(shù)只能具有一直端口模式：in

過程的書寫結(jié)構(gòu)

對于VHDL子程序來說，它通常包括子程序說明部分和子程序定義部分。

其中，子程序說明部分定義了其他設(shè)計(jì)調(diào)用子程序的接口;子程序定義部分則描述該子程序具體功能的實(shí)現(xiàn)。

因此，通常將子程序說明部分和子程序定義部分的書寫結(jié)構(gòu)分別介紹

在VHDL中，過程說明部分的書寫結(jié)構(gòu)：

procedure：過程名

(對象類型1 參數(shù)名1： 端口模式1 數(shù)據(jù)類型1;

對象類型2 參數(shù)名2：端口模式2 數(shù)據(jù)類型2;......);

其中對象類型、端口模式是可選項(xiàng)。

在VHDL語言中，過程定義部分

procedure 過程名

(對象類型1 參數(shù)名1： 端口模式1 數(shù)據(jù)類型1;

對象類型2 參數(shù)名2：端口模式2 數(shù)據(jù)類型2;......)is

過程說明部分;

begin

過程順序語句部分;

end 過程名;

參數(shù)列表中：每個(gè)參數(shù)包括它的對象類型、參數(shù)名、端口模式以及數(shù)據(jù)類型

參數(shù)的對象類型包括：常量、信號、變量

參數(shù)名是用來表示參數(shù)的唯一標(biāo)識

端口模式：包括in、out、inout

若過程中沒有指明參數(shù)的對象類型，那么參數(shù)的對象類型將默認(rèn)為一個(gè)變量

過程定義在程序包中的定義規(guī)則為：過程說明部分書寫在程序包的說明部分，過程定義部分書寫在程序包體部分

過程定義在結(jié)構(gòu)體中：即將過程定義部分書寫在結(jié)構(gòu)體的說明部分，然后在結(jié)構(gòu)體進(jìn)程語句里調(diào)用

函數(shù)

函數(shù)包括：函數(shù)說明部分和函數(shù)定義部分

函數(shù)說明部分定義了主程序調(diào)用函數(shù)的接口

函數(shù)定義部分描述了該函數(shù)具體邏輯功能的實(shí)現(xiàn)

函數(shù)的書寫結(jié)構(gòu)

function 函數(shù)名

(對象類型1 參數(shù)名1; in 數(shù)據(jù)類型1;

對象類型2 參數(shù)名2; in 數(shù)據(jù)類型2;......) return 數(shù)據(jù)類型;

其中對象類型和端口模式in是可選項(xiàng)

函數(shù)定義部分書寫結(jié)構(gòu)

function 函數(shù)名

(對象類型1 參數(shù)名1; in 數(shù)據(jù)類型1;

對象類型2 參數(shù)名2; in 數(shù)據(jù)類型2;......) return 數(shù)據(jù)類型is

函數(shù)說明部分：

begin

函數(shù)順序語句部分;

return(參數(shù)值);

end 函數(shù)名;

函數(shù)參數(shù)的對象類型只能包括常量和信號：參數(shù)的端口模式只能是in，因此參數(shù)端口模式可以省略。

函數(shù)的返回值只能有一個(gè)。

函數(shù)定義在程序包中：函數(shù)說明部分書寫在程序包說明部分，函數(shù)定義部分書寫在程序包體部分。如果需要使用程序包中定義的函數(shù)，那么只需要通過use語句使其對設(shè)計(jì)實(shí)體可見。

函數(shù)定義在結(jié)構(gòu)體中：只需將函數(shù)定義部分書寫在結(jié)構(gòu)體說明部分即可。然后在結(jié)構(gòu)體中調(diào)用這個(gè)函數(shù)。

function內(nèi)是不允許加入進(jìn)程process的。函數(shù)function的通常應(yīng)用是作邏輯組合、判決和轉(zhuǎn)移。