VHDL入门

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verilog感觉掌握的还不错了。最近准备学习一下VHDL。

了解了一下，VHDL的一个重要特征是具有描述大量同时发生的时间的能力。大量时间同时发生是数字系统工作时所具有的内在特征，这些时间被称为并行事件。

VHDL 的注释以两个连字符“–”开始，到该行尾自动结束，不支持成块的注释语句。

VHDL设计实体的组成：库和程序包（Library,Package）,实体（Entity）,结构体（Architecture),配置（Configuration).

— VHDL Example　　

library ieee;　　

use ieee.std_logic_1164.all; –库声明　

entity TONE is　　

port(A,B:in std_logic; –实体定义　　

C:out std_logic);　　

end TONE;　　

architecture EX of TONE is –结构体定义　　

begin　　

C<=A OR B;　　

end EX;　　

VHDL不区分大小写

1：实体的语句格式

ENTITY 实体名 IS

GENERIC(——);                 –可选

PORT(——);

 END实体名;

类属说明的书写格式是：

GENERIC(常数名：数据类型：设定值；

       常数名：数据类型：设定值）；

端口语句的格式：

PORT(端口信号名：端口模式数据类型；

    端口信号名：端口模式数据类型）；

IN 输入

OUT 输出

INOUT 双向

BUFFER 缓冲

2.结构体

结构体的任务是：定义结构体中的各项内部使用元素，如数据类型（TYPE）,常数（CONSTAND）,信号（SIGNAL）,元件（COMPONENT）,过程（POCEDURE）,变量（VARIABLE）和进程（PROCESS）等。通过VHDL语句描述实体所要求的具体行为和逻辑功能。描述各元件之间的连接。

结构体格式：

结构体名  OF 实体名IS

说明部分（可选，课用于对结构体中使用的信号等进行说明，这样做有利于提高程序的可读性）

BEGIN

功能描述语句法

END 结构体名称

VHDL内部是并发执行的，但是process内部的代码是顺序执行的。要实现时序电路，必须使用顺序执行代码。顺序执行代码可以同时实现组合逻辑电路和时序逻辑电路。

从本质上讲，VHDL代码是并发执行的。只有PROCESS，FUNCTION或者PROCEDURE内部的代码才是顺序执行的。值得注意的是，尽管这些模块中的代码是顺序执行的，但是当它们作为一个整体是，与其他模块之间又是并发的。IF，WAIT,CASE,LOOP语句都是顺序代码，用在PROCESS,FUNCTION和PROCEDURE内部。

我们将一系列的并发描述语句放在一个simple block中，目的仅仅是为了增强整个代码的可读性和可维护性。但是，一个特殊的例子是利用guarded BLOCK可以构造时序电路。

类属 GENERIC 参量是一种端口界面常数,常以一种说明的形式放在实体或块结构体前的说明部分。

类属参量以关键词 GENERIC 引导一个类属参量表，在表中提供时间参数或总线宽度等静态信息。

 一般在结构体中，类属的应用与常数是一样的，例如：当用实体例化一个设计实体的器件时，可以用类属表中的参数项定制这个器件，如可以将一个实体的传输延迟，上升和下降延时等参数加到类属参数表中，然后根据这些参数进行定制，这对于系统仿真控制是十分方便的。其中的常数名是由设计者确定的类属常数名，数据类型通常取INTEGER 或TIME 等类型，设定值即为常数名所代表的数值，但需注意 VHDL 综合器仅支持数据类型为整数的类属值。
GENERIC详细描述见以下网址
http://hi.baidu.com/rebornlinlin/item/0caedc0f8b0a058e03ce1b5a

一个元件 component是一个结构完整的常用代码，（包括库声明、实体和结构体这些基本的组成部分）。然而如果将这些代码声明为component，就可以被其他电路调用，从而使代码具有了层次化的结构。

COMPONENT是已有元件在别的文件中已经定义,在此声明之后,你的程序里就可以用了

就比如我在设计文件中定义了一个实体

entity cnt6 is  

  port  

  (clr,en,clk :in std_logic;  

  q  :out  std_logic_vector(2 downto 0)  

  );  

end entity;

然后我要在测试文件中使用它，需要例化它，但首先要使用component对它进行声明。

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;  

  关于VHDL 的testbench 的编写，请参照以下网址，写的蛮好

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

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

ƒCOMPONENT语句


COMPONENT 元件名


【GENERIC 说明】；


PORT 说明；


END COMPONENT;


COMPONENT语句可以在


ARCHITECTURE,PACKAGE及BLOCK


的说明部分中使用







ƒCOMPONENT_INSTANT语句


标号名：元件名 PORT MAP（信号，•••）


该语句使得使用已有元件或模块成为


可能，该语句将元件或模块的端口信号


映射成为高层次电路中的信号。



ƒCOMPONENT_INSTANT语句


标号名：元件名 PORT MAP（信号，•••）


该语句使得使用已有元件或模块成为


可能，该语句将元件或模块的端口信号


映射成为高层次电路中的信号。


例：已有设计and2的端口说明如下


Port（a,b:in bit;


c:out bit);


元件调用


u1：and2 portmap(x,y,q);


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


在输出信号没有连接的情况下，其对应


端口的描述可以忽略





程序包说明格式如下： package 程序包名 is          说明语句； end    程序包名； 程序包名：设计者自定义便于记忆的标识符
说明语句：包括各种类型的说明语句

程序包体
描述函数和过程功能的函数体与过程等的集合称程序包体
程序包说明中，定义了数据类型和子程序中的函数、过程说明，而程序包体中才具体地描述该函数、过程功能的语句和数据的赋值。
程序包体格式：
package body 程序包名 is               顺序语句； end 程序包名；
程序包名：与程序包说明中的程序包名相同
顺序语句：描述函数、过程及其他功能的程序流


子程序——过程 VHDL中，所谓子程序指主程序调用它后能将处理结果返回主程序的程序模块。
VHDL语言中，子程序有两种类型，过程（procedure）和函数（function）。 他们的区别： 1、过程可具有多个返回值，而函数只能有一个 2、过程通常用来定义一个算法，而函数往往用来产生一个特定的值
3、过程中的参数可具有3种端口模式：in、out、inout，而函数中的参数只能具有一直端口模式：in   过程的书写结构 对于VHDL子程序来说，它通常包括子程序说明部分和子程序定义部分。
其中，子程序说明部分定义了其他设计调用子程序的接口；子程序定义部分则描述该子程序具体功能的实现。
因此，通常将子程序说明部分和子程序定义部分的书写结构分别介绍


在VHDL中，过程说明部分的书写结构：
procedure：过程名 （对象类型1 参数名1： 端口模式1 数据类型1；     对象类型2 参数名2：端口模式2 数据类型2；......）；


其中对象类型、端口模式是可选项。


在VHDL语言中，过程定义部分
procedure 过程名 （对象类型1 参数名1： 端口模式1 数据类型1；     对象类型2 参数名2：端口模式2 数据类型2；......）is    过程说明部分； begin   过程顺序语句部分； end 过程名；


 参数列表中：每个参数包括它的对象类型、参数名、端口模式以及数据类型 参数的对象类型包括：常量、信号、变量
参数名是用来表示参数的唯一标识
端口模式：包括in、out、inout
若过程中没有指明参数的对象类型，那么参数的对象类型将默认为一个变量

过程定义在程序包中的定义规则为：过程说明部分书写在程序包的说明部分，过程定义部分书写在程序包体部分 过程定义在结构体中：即将过程定义部分书写在结构体的说明部分，然后在结构体进程语句里调用 函数


函数包括：函数说明部分和函数定义部分 函数说明部分定义了主程序调用函数的接口
函数定义部分描述了该函数具体逻辑功能的实现
函数的书写结构
function 函数名 （对象类型1 参数名1； in 数据类型1；    对象类型2  参数名2；  in 数据类型2；......） return 数据类型；
其中对象类型和端口模式in是可选项

函数定义部分书写结构
function 函数名 （对象类型1 参数名1； in 数据类型1；    对象类型2  参数名2；  in 数据类型2；......） return 数据类型is      函数说明部分： begin          函数顺序语句部分； return（参数值）； end 函数名；
函数参数的对象类型只能包括常量和信号：参数的端口模式只能是in，因此参数端口模式可以省略。
函数的返回值只能有一个。

函数定义在程序包中：函数说明部分书写在程序包说明部分，函数定义部分书写在程序包体部分。如果需要使用程序包中定义的函数，那么只需要通过use语句使其对设计实体可见。

函数定义在结构体中：只需将函数定义部分书写在结构体说明部分即可。然后在结构体中调用这个函数。


function内是不允许加入进程process的。函数function的通常应用是作逻辑组合、判决和转移。






Function 例子 
function max（a，b：bit） 
   return boolean isvariable ：flag：boolean； 
begin 
   if （a=b）then 
      flag<=true； 
  end if 
return flag； 
end max 
  
Pprorocedure例子 
procedure max（a，b：in bit； 
                          flag：out boolean）is 
begin 
   if （a=b）then 
      flag<=true； 
  end if 
end max；

Vhdl 程序包


程序包是用VHDL语言编写的一段程序，可以供其他设计单元调用和共享，相当于公用的“工具箱”，各种数据类型、子程序等一旦放入了程序包，就成为共享的“工具”，类似于C语言的头文件，使用它可以减少代码的输入量，使程序结构清晰。在一个设计中，实体部分所定义的数据类型、常量和子程序可以在相应的结构体中使用，但在一个实体的声明部分和结构体部分中定义的数据类型、常量及子程序却不能被其他设计单元使用。因此，程序包的作用是可以使一组数据类型、常量和子程序能够被多个设计单元使用。


程序包分为包头和包体两部分。包头（也称程序包说明）是对包中使用的数据类型、元件、函数和子程序进行定义，其形式与实体定义类似。包体规定了程序包的实际功能，存放函数和过程的程序体，而且还允许建立内部的子程序、内部变量和数据类型。包头、包体均以关键字PACKAGE开头。程序包格式如下。


包头格式：


PACKAGE 程序包名 IS


[包头说明语句]


END 程序包名；


包体格式：


PACKAGE BODY 程序包名 IS


[包体说明语句]


END 程序包名；


调用程序包的通用模式为：USE 库名.程序包名.ALL；