VHDL语言入门

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。