《vhdl语法基础》ppt课件

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1、VHDL编程基础3.1概述3.2VHDL程序基本结构3.3VHDL语言要素3.4VHDL顺序语句3.5VHDL并行语句3.6子程序(SUBPROGRAM)3.7库、程序包及其他3.8VHDL描述风格3.9基本逻辑电路设计3.10状态机的VHDL设计3.1概述3.1.1常用硬件描述语言简介常用硬件描述语言有VHDL、Verilog和ABEL语言。VHDL起源于美国国防部的VHSIC,Verilog起源于集成电路的设计,ABEL则来源于可编程逻辑器件的设计。下面从使用方面将三者进行对比。(1)逻辑描述层次:一般的硬件描述语言可以在三个层次上进行电路描述,其层次

2、由高到低依次可分为行为级、RTL级和门电路级。VHDL语言是一种高级描述语言,适用于行为级和RTL级的描述,最适于描述电路的行为;Verilog语言和ABEL语言是一种较低级的描述语言,适用于RTL级和门电路级的描述,最适于描述门级电路。(2)设计要求:VHDL进行电子系统设计时可以不了解电路的结构细节,设计者所做的工作较少;Verilog和ABEL语言进行电子系统设计时需了解电路的结构细节,设计者需做大量的工作。(3)综合过程:任何一种语言源程序,最终都要转换成门电路级才能被布线器或适配器所接受。因此,VHDL语言源程序的综合通常要经过行为级→RTL级→

3、门电路级的转化,VHDL几乎不能直接控制门电路的生成。而Verilog语言和ABEL语言源程序的综合过程要稍简单,即经过RTL级→门电路级的转化,易于控制电路资源。(4)对综合器的要求:VHDL描述语言层次较高,不易控制底层电路,因而对综合器的性能要求较高,Verilog和ABEL对综合器的性能要求较低。(5)支持的EDA工具:支持VHDL和Verilog的EDA工具很多,但支持ABEL的综合器仅仅Dataio一家。(6)国际化程度:VHDL和Verilog已成为IEEE标准,而ABEL正朝国际化标准努力。3.1.2VHDL的优点VHDL的英文全名是Ver

4、y-High-SpeedIntegratedCircuitHardwareDescriptionLanguage,诞生于1982年。1987年底,VHDL被IEEE(TheInstituteofElectricalandElectronicsEngineers)和美国国防部确认为标准硬件描述语言。1993年,IEEE对VHDL进行了修订,从更高的抽象层次和系统描述能力上扩展VHDL的内容,公布了新版本的VHDL,即IEEE标准的1076-1993版本。现在,VHDL和Verilog作为IEEE的工业标准硬件描述语言,又得到众多EDA公司的支持,在电子工程领

5、域,已成为事实上的通用硬件描述语言。有专家认为,在新的世纪中,VHDL与Verilog语言将承担起几乎全部的数字系统设计任务。VHDL主要用于描述数字系统的结构、行为、功能和接口。除了含有许多具有硬件特征的语句外,VHDL的语言形式和描述风格与句法十分类似于一般的计算机高级语言。VHDL的程序结构特点是将一项工程设计,或称设计实体(可以是一个元件、一个电路模块或一个系统)分成外部(或称可视部分,即端口)和内部(或称不可视部分),即设计实体的内部功能和算法完成部分。在对一个设计实体定义了外部界面后,一旦其内部开发完成后,其他的设计就可以直接调用这个实体。这种

6、将设计实体分成内外部分的概念是VHDL系统设计的基本点。应用VHDL进行工程设计的优点是多方面的,具体如下:(1)与其他的硬件描述语言相比,VHDL具有更强的行为描述能力。强大的行为描述能力是避开具体的器件结构,从逻辑行为上描述和设计大规模电子系统的重要保证。就目前流行的EDA工具和VHDL综合器而言,将基于抽象的行为描述风格的VHDL程序综合成为具体的FPGA和CPLD等目标器件的网表文件已不成问题,只是在综合与优化效率上略有差异。(2)VHDL具有丰富的仿真语句和库函数,使得在任何大系统的设计早期,就能查验设计系统的功能可行性,随时可对系统进行仿真模拟

7、,使设计者对整个工程的结构和功能可行性做出判断。(3)VHDL语句的行为描述能力和程序结构,决定了它具有支持大规模设计的分解和已有设计的再利用功能。符合市场需求的大规模系统高效、高速的完成必须有多人甚至多个开发组共同并行工作才能实现,VHDL中设计实体的概念、程序包的概念、设计库的概念为设计的分解和并行工作提供了有利的支持。(4)用VHDL完成一个确定的设计,可以利用EDA工具进行逻辑综合和优化,并自动把VHDL描述设计转变成门级网表(根据不同的实现芯片)。这种方式突破了门级设计的瓶颈,极大地减少了电路设计的时间和可能发生的错误,降低了开发成本。利用EDA

8、工具的逻辑优化功能,可以自动地把一个综合后的设计变成一个更小、更高

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