Основы языка VHDL Московский Государственный Университет Приборостроения и Информатики. - презентация

1 Основы языка VHDL Московский Государственный Университет Приборостроения и Информатики

2 Цели и задачи Получение навыков создания моделей при помощи языка VHDL Описание цифровых систем при помощи логических функций Иерархическое описание цифровых систем средствами языка VHDL

3 Структура курса Введение Основные элементы языка VHDL Методы моделирования на VHDL Синтез цифровых систем Иерархический дизайн цифровых систем

4 Основы языка VHDL Введение

5 Основы VHDL Язык VHDL утвержден на уровне отраслевых стандартов (IEEE) как программное средство для описания аппаратных систем. Язык высокого уровня применимый как для моделирования так и для синтеза.

6 Основные определения HDL – Hardware description language, язык описания аппаратных средств Поведенческое моделирование: (Behavior modeling) – описание компонента на основе вход- выходных зависимостей Структурное моделирование (Structural modeling): описание системы на уровне компонентов и связей между ними

7 Register Transfer Layer (RTL) – Уровень проектирования (Уровень регистрового обмена) Синтез – трансляция с уровня описания на языке HDL на уровень электрических цепей Процесс – исполняемая единица в языке VHDL Основные определения (продолжение)

8 Поведенческоемоделирование Поведенческое моделирование Используется описание поведения элемента Не используется информация о связях между компонентами

9 Структурноемоделирование Структурное моделирование Функциональное и структурное описание объекта моделирования Возможно использование аппаратно зависимых ресурсов

10 RTLСинтез RTL Синтез

11 VHDLв сравнении с другими HDL языками VHDL в сравнении с другими HDL языками VHDL: «Создать устройство выход которого изменяется только в момент когда возникает переход с низкого на высокий уровень на определенном входе. В этот момент выход должен получить значение сигнала на входе» Результат: процедура синтеза создаст триггер с синхронизацией «по фронту». ABEL, PALASM, AHDL: «Создать D-триггер» Результат: в зависимости от средств синтеза будет создан D- триггер с синхронизацией по фронту или по срезу.

12 Некоторыеособенности VHDL Некоторые особенности VHDL Два подмножества конструкций языка: Синтезируемые конструкции Конструкции для моделирования Язык VHDL нечувствителен к регистру. Операторы языка VHDL разделяются символом ; Нечувствителен к количеству пробелов Коментарии в VHDL начинаются с символа - -

13 Типовыепоследовательности VHDL Типовые последовательности VHDL

14 Основы языка VHDL Основные конструкции VHDL

15 Основныеэлементы языка VHDL Основные элементы языка VHDL Entity Используется для описания интерфейса модели. Architecture Используется для описания поведения модели. Configuration Используется для связывания объектов Entity и Architecture. Package Набор конструкций, которые могут быть использованы другими VHDL модулями (аналог библиотек) Содержит две части: Package declaration Package body

16 Объявление ENTITY ENTITY IS Generic declarations Port declarations END ; (Версия ) END ENTITY ; (Версия ) Аналогия: символ Generic declarations Используется для параметризации модели Port declarations Используется для описания входов и выходов модели

17 Entity: объявления GENERIC Синтаксис: имя_объекта: := ; ENTITY IS GENERIC ( CONSTANT tplh, tphl: time := 5ns ; -- слово CONSTANT можно не указывать tphz, tplz: TIME := 3 ns ; default_value : INTEGER := 1 ;

18 Entity: объявление внешних сигналов ENTITY IS Generic declarations PORT ( SIGNAL clk, clr: IN BIT; -- слово SIGNAL можно не указывать q: OUT BIT; ) ; END ENTITY ;

19 Architecture Аналогия: схема Описывает функциональную и временную модель Должна быть ассоциирована с ENTITY ENTITY может ассоциироваться с несколькими архитектурами Процессы внутри архитектуры выполняются параллельно Архитектурные стили Поведенческое описание RTL Функциональное (без определения задержек) Структурное (Netlist) На уровне gates Смешанное описание

20 Архитектура ARCHITECTURE OF IS -- Декларации SIGNAL temp: INTEGER := 1; CONSTANT load: BOOLEAN := true ; TYPE states IS ( S1, S2, S3, S4 ) ; -- Декларации компонентов ; -- Декларации подтипов ; -- Декларации атрибутов ; -- Спецификации атрибутов ; -- Декларации подпрограмм ; -- Спецификации подпрограмм ; BEGIN Определение процессов ; Параллельные вызовы процедур ; Параллельные присваивания сигналов ; Инстанциирование и привязка компонентов ; Операторы GENERATE END ARCHITECTURE ;

21 Configuration Используется для установления связей внутри проекта – Связывание ENTITY и ARCHITECTURE – Связывание COMPONENT и ENTITY+ARCHITECTURE Широко используется при моделировании – Предоставляет гибкие возможности при сравнении альтернативных дизайнов CONFIGURATION OF IS FOR END FOR ; END CONFIGURATION ;

22 Собираем все вместе ENTITY cmpl_sig IS PORT ( a, b, sel: IN BIT ; x, y, z : OUT BIT ) ; END ENTITY cmpl_sig ; ARCHITECTURE logic OF cmpl_sig IS BEGIN -- простое присваивание сигнала x

23 Packages Пакеты предоставляют удобную возможность для сохранения и повторного использования кода Пакет состоит из: Декларации пакета (обязательная часть) Деклараций типов Деклараций подпрограмм Тела пакета (может отсутствовать) Определение подпрограмм Язык VHDL имеет два встроенных пакета: Standard TEXTIO

24 Пример использования пакета LIBRARY IEEE ; USE IEEE.std_logic_1164.all ; PACKAGE filt_cmp IS TYPE state_type IS (idle, tap1, tap2, tap3, tap4) ; FUNCTION compare (variable a,b : integer) RETURN boolean ; END PACKAGE filt_cmp ; PACKAGE BODY filt_cmp IS FUNCTION compare ( variable: a,b : INTEGER ) IS VARIABLE temp : BOOLEAN ; BEGIN IF a < b THEN temp := true ; ELSE temp := false ; END IF ; RETURN temp ; END FUNCTION compare ; END PACKAGE BODY filt_cmp ;

25 Libraries Библиотека объединяет от одного до нескольких пакетов Библиотеки ресурсов Стандартные пакеты Пакеты IEEE Пакеты производителя (Xilinx, Altera и т.п.) Любые другие внешние библиотеки на которые ссылается проект Рабочая библиотека Библиотека, в которой размещается результат компиляции текущего проекта

26 Использование пакетов и библиотек Все пакеты должны быть скомпилированы Неявное использование библиотек Библиотеки WORK и STD не требуют специальных объявлений Оператор LIBRARY Определяет имя библиотеки которую мы собираемся использовать Использует символическое имя директории с файлами библиотеки Определяется настройками проекта Оператор USE Определяет конкретный пакет или/и объект который мы будем использовать

27

28 Стандартные библиотеки Библиотека STD Содержит следующие пакеты Standard (Типы: Bit, Boolean, Integer, Real, Time и функции для поддержки этих типов) Textio (Файловые операции) Встроенные библиотеки

29 Пакет Standard Тип BIT Принимает одно из двух значений 0 или 1 SIGNAL a_temp: BIT ; Типы данных оканчивающиеся на _VECTOR позволяют работать с массивами SIGNAL temp : BIT_VECTOR (3 DOWNTO 0) ; SIGNAL temp : bit_vector (0 TO 3) ; Тип BOOLEAN (false, true) Тип INTEGER Положительные и отрицательные целые числа SIGNAL int_tmp: INTEGER ; битовое целое SIGNAL int_tmp1: INTEGER RANGE 0 to 255 ; -- 8 бит

30 Другие типы из пакеты Standard Тип NATURAL Целое в диапазоне от 0 до 2 32 Тип POSITIVE Целое в диапазоне от 1 до 2 32 Тип CHARACTER ASCII символы Тип STRING Массив символов Тип TIME Интервал времени с единицами измерения (ps, us, ns, ms, sec, min, hr)

31 Стандартные библиотеки Библиотека IEEE ; Содержит следующие пакеты: std_logic_1164 (тип std_logic и функции для работы с ним) std_logic_arith (арифметические функции) std_logic_signed (арифметические операции со знаком) std_logic_unsigned (беззнаковые арифметические операции)

32 Типы данных из пакета std_logic_1164 Тип STD_LOGIC 9-значная логика 1 – лог. 1 0 – лог. 0 X – неопределенность Z – выс.импеданс - – Dont care Поддержка нескольких источников сигнала Тип STD_ULOGIC То же что и STD_LOGIC но без поддержки нескольких источников H – слабая единица L – слабый ноль W – слабая неопределенность

33

34 Основы языка VHDL Моделирование цифровых систем

35 Основные конструкции для моделирования Константы Сигналы Операторы Присваивание сигналов Процессы Последовательные операторы Переменные Определяемые пользователем типы

36 Константы Присваивают имя константе Объявление константы CONSTANT : := ; Константа не может изменять свое значение Повышает читаемость кода Упрощает переносимость

37 Сигналы Сигналы описывают физические соединения (проводники) между процессами (функциями) Сигналы могут быть объявлены в пакетах, Entity или в архитектуре Функциональный блок MUX сигналы Процесс Функциональный блок (РЕГИСТРЫ) Процесс сигналы

38 Присваивание значение сигналам SIGNAL temp: std_logic_vector (7 DOWNTO 0) Присваивание всех битов: temp

39 Присваивание сигналов Присваивание сигналов осуществляется с помощью оператора

40 Операторы VHDL Тип оператораОбозначение оператора Операторы сравнения= /= >= Сложение и вычитание + - Мультипликативные операции * / mod rem Другие ** abs &

41 Сигналы для межсоединений ENTITY simp IS PORT ( i1, i2 : IN BIT ; o: OUT BIT ) ; END ENTITY simp ; ARCHITECTURE logic OF simp IS int

42 Перегрузка операторов VHDL определяет арифметические и логические функции только для встроенных типов данных (определенных в стандартных пакетах) Как использовать такие функции с другими типами данных? Перегрузка операторов – определение арифметических и логических функций для других типов данных Операторы перегружаются путем определения функции с именем соответствующего оператора

43 Функции и пакеты перегрузки операций Пакеты содержащие следующие операторы могут быть найдены в библиотеке LIBRARY IEEE std_logic_arith (арифметические функции) std_logic_signed (знаковые арифметические функции) std_logic_unsigned (беззнаковые арифметические функции) numeric_std (знаковые и беззнаковые функции) Например пакет std_logic_unsigned определяет некоторые из этих функций FUNCTION + (l: std_logic_vector; r:std_logic_vector) return std_logic_vector ; FUNCTION + (l: std_logic_vector; r:INTEGER) return std_logic_vector ; FUNCTION + (l: INTEGER; r:std_logic_vector) return std_logic_vector ; FUNCTION + (l: std_logic_vector; r:std_logic) return std_logic_vector ; FUNCTION + (l: std_logic; r:std_logic_vector) return std_logic_vector ;

44 Использование перегруженных операторов Library IEEE ; USE IEEE.std_logic_1164.ALL ; USE IEEE.std_logic_unsigned.ALL ; Entity overload IS PORT ( a: IN std_logic_vector (4 DOWNTO 0) ; b: IN std_logic_vector (4 DOWNTO 0) ; sum: OUT std_logic_vector (4 DOWNTO 0) ;

45 Параллельное присваивание сигналов Используется для присваивания значений сигналу с использованием различных выражений Подразумевает создание неявного процесса, выполняемого параллельно с другими процессами (список чувствительности такого процесса – все переменные справа от знака присваивания) Три типа оператора параллельного присваивания: Простой оператор присваивания Условный оператор присваивания Case-оператор присваивания

46 Простой оператор присваивания Формат: ; Пример: qa

47 Условный оператор присваивания Формат: Пример: qa

48 Оператор присваивания WITH Формат: Пример: WITH sel SELECT q

49 © 2008 Altera CorporationPublic Altera, Stratix, Arria, Cyclone, MAX, HardCopy, Nios, Quartus, and MegaCore are trademarks of Altera Corporation 49 Задержка в операторе присваивания В операторе присваивания можно использовать задержку Два типа задержек: Инерционная задержка (по умолчанию) Импульс длина которого короче указанного значения не будет передан Пр. a

50 © 2008 Altera CorporationPublic Altera, Stratix, Arria, Cyclone, MAX, HardCopy, Nios, Quartus, and MegaCore are trademarks of Altera Corporation 50 Явное описание процесса Оператор процесса исполняется до тех пор пока не встретит оператор WAIT или список чувствительности процесса. Список чувствительности подобен оператору WAIT в конце процесса Процесс может иметь несколько операторов WAIT Процесс не может иметь единовременно и список чувствительности и оператор WAIT Процесс содержит последовательные операторы Параллельное исполнение Архитектура может включать в себя несколько процессов Все процессы исполняются параллельно метка: PROCESS ( ) BEGIN … END PROCESS ;

51 © 2008 Altera CorporationPublic Altera, Stratix, Arria, Cyclone, MAX, HardCopy, Nios, Quartus, and MegaCore are trademarks of Altera Corporation 51 Примеры процессов proc1: PROCESS (a,b) BEGIN -- последовательные операторы END PROCESS ; proc1: PROCESS BEGIN -- последовательные операторы WAIT ON (a,b) ; END PROCESS ;

52 © 2008 Altera CorporationPublic Altera, Stratix, Arria, Cyclone, MAX, HardCopy, Nios, Quartus, and MegaCore are trademarks of Altera Corporation 52 Последовательные операторы Простое присваивание сигнала Оператор IF-THEN Оператор CASE Оператор цикла Оператор WAIT

53 © 2008 Altera CorporationPublic Altera, Stratix, Arria, Cyclone, MAX, HardCopy, Nios, Quartus, and MegaCore are trademarks of Altera Corporation 53 Оператор IF-THEN Формат IF THEN ELSIF THEN ELSE END IF ; PROCESS (sela, selb, a, b, c) BEGIN IF sela=1 THEN q

54 © 2008 Altera CorporationPublic Altera, Stratix, Arria, Cyclone, MAX, HardCopy, Nios, Quartus, and MegaCore are trademarks of Altera Corporation 54 Оператор CASE Формат CASE IS WHEN => WHEN => … WHEN OTHERS => -- (опц.) END CASE ; PROCESS (sela, selb, a, b, c) BEGIN Пример CASE sel IS WHEN 00 => q q q q

55 © 2008 Altera CorporationPublic Altera, Stratix, Arria, Cyclone, MAX, HardCopy, Nios, Quartus, and MegaCore are trademarks of Altera Corporation 55 Последовательные операторы цикла Оператор LOOP повторяется бесконечно пока не встретится оператор EXIT Оператор WHILE Выход по условию в конце цикла Оператор FOR Цикл на основе счетчика [метка] LOOP -- последовательные операторы NEXT метка WHEN … ; EXIT метка WHEN … ; END LOOP ; WHILE LOOP -- последовательные операторы END LOOP ; FOR IN LOOP -- послед. операторы END LOOP ;

56 © 2008 Altera CorporationPublic Altera, Stratix, Arria, Cyclone, MAX, HardCopy, Nios, Quartus, and MegaCore are trademarks of Altera Corporation 56 Оператор WAIT WAIT ON Приостанавливает исполнение до события, связанного с сигналом WAIT ON a,b ; WAIT UNTIL Останавливает исполнение до момента, когда выражение станет истиной WAIT UNTIL (int < 100) ; WAIT FOR приостанавливает выполнение на указанный интервал WAIT FOR 20 ns ; Смешанный WAIT WAIT UNTIL (a=1) FOR 5 us ;

57 © 2008 Altera CorporationPublic Altera, Stratix, Arria, Cyclone, MAX, HardCopy, Nios, Quartus, and MegaCore are trademarks of Altera Corporation 57 Событие(Event) – любое изменение сигнала Цикл моделирования модельное время Дельта-задержка Фаза выполнения процесса Фаза обновления сигналов Цикл моделирования заканчивается когда выполнены все процессы и обновлены все сигналы VHDL-симуляция

58 © 2008 Altera CorporationPublic Altera, Stratix, Arria, Cyclone, MAX, HardCopy, Nios, Quartus, and MegaCore are trademarks of Altera Corporation 58 Эквивалентные функции LIBRARY IEEE ; USE IEEE.Std_logic_1164.ALL ; ENTITY simp IS PORT ( a,b : IN std_logic ; y : OUT std_logic ; ) ; END ENTITY simp ; ARCHITECTURE logic OF simp IS SIGNAL c : std_logic ; BEGIN c

59 © 2008 Altera CorporationPublic Altera, Stratix, Arria, Cyclone, MAX, HardCopy, Nios, Quartus, and MegaCore are trademarks of Altera Corporation 59 Неэквивалентные функции LIBRARY IEEE ; USE IEEE.Std_logic_1164.ALL ; ENTITY simp IS PORT ( a,b : IN std_logic ; y : OUT std_logic ; ) ; END ENTITY simp ; ARCHITECTURE logic OF simp IS SIGNAL c : std_logic ; BEGIN c

60 © 2008 Altera CorporationPublic Altera, Stratix, Arria, Cyclone, MAX, HardCopy, Nios, Quartus, and MegaCore are trademarks of Altera Corporation 60 Объявление переменных Переменные объявляются внутри процесса Для присваивания используется оператор := Объявление переменных VARIABLE : := ; VARIABLE temp: std_logic_vector (7 DOWNTO 0) ; Обновление переменной происходит немедленно Не вносит задержку

61 © 2008 Altera CorporationPublic Altera, Stratix, Arria, Cyclone, MAX, HardCopy, Nios, Quartus, and MegaCore are trademarks of Altera Corporation 61 Присваивание значений переменным VARIABLE temp : std_logic_vector ( 7 DOWNTO 0 ) ; Все биты temp := ; temp := xAA ; Один бит temp(7) := 1 ; Группа битов temp(7 DOWNTO 4) := 1010 ; Один бит: апостроф Несколько бит (строка): кавычки

62 © 2008 Altera CorporationPublic Altera, Stratix, Arria, Cyclone, MAX, HardCopy, Nios, Quartus, and MegaCore are trademarks of Altera Corporation 62 Эквивалентные функции LIBRARY IEEE ; USE IEEE.Std_logic_1164.ALL ; ENTITY simp IS PORT ( a,b : IN std_logic ; y : OUT std_logic ; ) ; END ENTITY simp ; ARCHITECTURE logic OF simp IS SIGNAL c : std_logic ; BEGIN c

63 © 2008 Altera CorporationPublic Altera, Stratix, Arria, Cyclone, MAX, HardCopy, Nios, Quartus, and MegaCore are trademarks of Altera Corporation 63 Сигналы против переменных СигналыПеременные Присваиваниесигнал

64 © 2008 Altera CorporationPublic Altera, Stratix, Arria, Cyclone, MAX, HardCopy, Nios, Quartus, and MegaCore are trademarks of Altera Corporation 64 Определяемые пользователем типы Массивы Arrays Перечислимые типы данных

65 © 2008 Altera CorporationPublic Altera, Stratix, Arria, Cyclone, MAX, HardCopy, Nios, Quartus, and MegaCore are trademarks of Altera Corporation 65 Массив (Array) Создает двумерный тип данных Созданный тип необходимо использовать при объявлении констант, сигналов или переменных такого типа Используется для резервирования памяти и размещения тестовых векторов или данных Объявление типа памяти TYPE IS ARRAY ( ) OF ;

66 © 2008 Altera CorporationPublic Altera, Stratix, Arria, Cyclone, MAX, HardCopy, Nios, Quartus, and MegaCore are trademarks of Altera Corporation 66 Пример использования массива ARCHITECTURE logic OF my_memory IS TYPE mem IS ARRAY (0 to 63) OF std_logic_vector (7 DOWNTO 0) ; -- создается новый тип данных «массив» с именем mem который -- использует 64 адресных позиции по 8 бит каждая SIGNAL mem_64x8_a, mem_64x8_b : mem ; -- создается 2 64x8бит массива mem_64x8_a(12)

67 © 2008 Altera CorporationPublic Altera, Stratix, Arria, Cyclone, MAX, HardCopy, Nios, Quartus, and MegaCore are trademarks of Altera Corporation 67 Enumerated Data Type Позволяет перечислить все значения определяемого типа данных Используется при определении констант, сигналов или переменных этого типа Используется для Повышения читаемости кода При описании конечных автоматов Объявление перечислимого типа данных TYPE IS ( перечисление значений через запятую ) ; TYPE enum IS (idle, fill, heat_w, wash, drain) ; SIGNAL dshwshr_st : enum ; … drain_led

68 © 2008 Altera CorporationPublic Основы языка VHDL Синтез цифровых систем

69 © 2008 Altera CorporationPublic Altera, Stratix, Arria, Cyclone, MAX, HardCopy, Nios, Quartus, and MegaCore are trademarks of Altera Corporation 69 RTL синтез Process( a,b,c,d,sel ) begin case (sel) is when 00 => mux_out mux_out mux_out mux_out

70 © 2008 Altera CorporationPublic Altera, Stratix, Arria, Cyclone, MAX, HardCopy, Nios, Quartus, and MegaCore are trademarks of Altera Corporation 70 Два типа синтеза процесса Комбинаторный процесс Список чувствительности включает все входы логических элементов Пример Последовательный процесс Чувствителен только к сигналам такирования и к управляющим сигналам Пример PROCESS( a,b,sel ) PROCESS( clr, clk )

71 © 2008 Altera CorporationPublic Altera, Stratix, Arria, Cyclone, MAX, HardCopy, Nios, Quartus, and MegaCore are trademarks of Altera Corporation 71 D-триггер на основе функции rising_edge LIBRARY IEEE ; USE IEEE.Std_logic_1164.ALL ; ENTITY dff_b IS PORT ( clk,d : IN std_logic ; q : OUT std_logic ) ; END ENTITY dff_b ; ARCHITECTURE rtl OF dff_b IS SIGNAL c : std_logic ; BEGIN PROCESS(clk) BEGIN IF rising_edge(clk) THEN q

72 © 2008 Altera CorporationPublic Altera, Stratix, Arria, Cyclone, MAX, HardCopy, Nios, Quartus, and MegaCore are trademarks of Altera Corporation 72 D-триггер с асинхронным сбросом LIBRARY IEEE ; USE IEEE.Std_logic_1164.ALL ; ENTITY dff_aclr IS PORT ( d,clk,clr : IN std_logic ; q : OUT std_logic ) ; END ENTITY dff_aclr ; ARCHITECTURE rtl OF dff_aclr IS BEGIN PROCESS(clk) BEGIN IF clr=0 THEN q

73 © 2008 Altera CorporationPublic Altera, Stratix, Arria, Cyclone, MAX, HardCopy, Nios, Quartus, and MegaCore are trademarks of Altera Corporation 73 D-триггер с синхронным сбросом LIBRARY IEEE ; USE IEEE.Std_logic_1164.ALL ; ENTITY dff_aclr IS PORT ( d,clk,clr : IN std_logic ; q : OUT std_logic ) ; END ENTITY dff_aclr ; ARCHITECTURE rtl OF dff_aclr IS BEGIN PROCESS(clk) BEGIN IF rising_edge(clk) THEN ELSE q

74 © 2008 Altera CorporationPublic Altera, Stratix, Arria, Cyclone, MAX, HardCopy, Nios, Quartus, and MegaCore are trademarks of Altera Corporation 74 D-триггер с асинхронным сбросом и управлением синхронизацией LIBRARY IEEE ; USE IEEE.Std_logic_1164.ALL ; ENTITY dff_aclr_ena IS PORT ( d,clk,clr, ena : IN std_logic ; q : OUT std_logic ) ; END ENTITY dff_aclr_ena ; ARCHITECTURE rtl OF dff_aclr_ena IS BEGIN PROCESS(clk,clr) BEGIN IF clr=0 THEN q

75 © 2008 Altera CorporationPublic Altera, Stratix, Arria, Cyclone, MAX, HardCopy, Nios, Quartus, and MegaCore are trademarks of Altera Corporation 75 Синтез регистра Присваивание сигнала внутри оператора IF-THEN с условием проверки сигнала тактирования приводит к синтезу регистра PROCESS (clk) BEGIN IF rising_edge( clk ) THEN q

76 © 2008 Altera CorporationPublic Altera, Stratix, Arria, Cyclone, MAX, HardCopy, Nios, Quartus, and MegaCore are trademarks of Altera Corporation 76 Синтез счетчика LIBRARY IEEE ; USE IEEE.Std_logic_1164.ALL ; USE IEEE.Std_logic_unsigned.ALL ; ENTITY counter IS PORT ( clk, rst : IN std_logic ; q : OUT std_logic_vector (15 DOWNTO 0) ) ; END ENTITY counter ; ARCHITECTURE logic OF counter IS SIGNAL tmp_q : std_logic_vector (15 DOWNTO 0) ; BEGIN PROCESS(clk, rst) BEGIN IF rst=0 THEN tmp_q 0 ) ; ELSIF rising_edge(clk) THEN tmp_q < = tmp_q + 1 ; END IF ; END PROCESS ; q

77 Основы языка VHDL Структурное описание

78 © 2008 Altera CorporationPublic Altera, Stratix, Arria, Cyclone, MAX, HardCopy, Nios, Quartus, and MegaCore are trademarks of Altera Corporation 78 Иерархический дизайн – дизайн в нескольких файлах Иерархический дизайн использует объявление (Declaration) и размещение (Instantiation) компонентов

79 Объявление и размещение компонентов Объявление компонента используется для указания типов данных и портов другого ENTITY COMPONENT PORT ( : ; : ) ; END COMPONENT ; Размещение компонента – параллельный оператор, используемый для вставки и привязки компонента в текущую архитектуру : PORT MAP ( =>... => ) ;

80 Объявление и размещение компонентов LIBRARY IEEE ; USE IEEE.Std_logic_1164.ALL ; ENTITY tollv IS PORT ( tclk, tcross, tnickel, tdime, tquarter : IN std_logic ; tgreen, tred : OUT Std_logic ) ; END ENTITY tollv ; ARCHITECTURE tollv_arch OF tollv IS COMPONENT tollc PORT ( clk, cross, nickel, dime, quarter : IN std_logic ; green, red : OUT std_logic ) ; END COMPONENT ; BEGIN U1: tollc PORT MAP (clk=>tclk, cross=>tcross, nickel=>tnickel, dime=>tdime, quarter => tquarter, green => tgreen, red => red ) END ARCHITECTURE tollv_arch ;

81 Основы языка VHDL Дополнительные операторы языка VHDL

82 Оператор GENERATE : FOR IN GENERATE : [ PORT MAP ] END GENERATE ; COMPONENT register_4 IS PORT ( data_in: IN std_logic_vector (3 DOWNTO 0) ; data_out : OUT std_logic_vector (3 DOWNTO 0) ; clk: IN std_logic ) ; END COMPONENT ; BEGIN registers: for i from 0 to 3 generate Reg: register_4 port map ( data_in=>data_16_in((i+1)*4-1 downto i*4), data_out=> data_16_out ((i+1)*4-1 downto i*4), clk=>clk16 ) ; END GENERATE Registers ; END ARCHITECTURE Registers_Arch ;

83 Типы данных

84 © 2008 Altera CorporationPublic Спасибо за внимание