VHDL

Сентябрь 3, 2022

Содержание

2. Типы данных Перечисляемый тип определяется как список (перечисление) всех возможных значений данного типа. Объявления этого типа
3. Предопределенные типы данных type boolean is (false, true); type bit is ('0', '1'); type integer is
4. Тип STD_LOGIC library ieee; use ieee.std_logic_1164.all; use ieee.std_logic_arith.all; use ieee.std_logic_unsigned.all; type std_ulogic is ( 'U', --
5. Oбъекты языка VHDL Сигнал. Сигналом является объект, который переносит значение от одного процесса к другому и
6. Oбъекты языка VHDL Константой является объект, не изменяющий свое значение при вычислениях. После объявления константы присваивание
7. Oбъекты языка VHDL Переменная. Переменной является объект, хранящий значение в пределах операторов процесса, функции или процедуры.
8. Oбъекты языка VHDL Порт. В структуре программы VHDL выделяются объекты проекта, называемые entity. Не путать объекты
9. Операции
10. Структура программы на VHDL Дискретная система может быть представлена в VHDL как объект проекта. Объект –
11. Объявление объекта Объявление объекта указывает, как объект проекта выглядит снаружи и каким образом его можно включить
12. Архитектура объекта Архитектура объекта представляет собой отдельную часть, в которой описано, каким образом реализован объект. Ее
13. Оператор process Оператор процесса – это параллельный оператор, представляющий основу языка VHDL. Его упрощенный синтаксис: \оператор
14. Последовательный оператор присваивания Последовательные операторы в VHDL вставляются в операторы процессов и исполняются последовательно. Последовательный оператор
15. Последовательный оператор wait Оператор ожидания события wait. На этом операторе выполнение процесса останавливается, в момент остановки
16. Оператор if Этот условный оператор в зависимости от заданных условий выполняет цепочки последовательных операторов, причем от
17. Оператор case Этот оператор разрешает выполнение одной из цепочек последовательных операторов в зависимости от значения выражения
18. Оператор параллельного присваивания Этот оператор имеет такой же синтаксис, как и оператор присваивания сигналу в процессе.
19. Оператор условного параллельного присваивания Оператор условного параллельного присваивания имеет синтаксис: \условное параллельное присваивание\::= \имя\ {\график\ when
20. Оператор селективного параллельного присваивания Оператор селективного параллельного присваивания имеет синтаксис: \селективное параллельное присваивание\::= with \выражение\ select
22. Скачать презентацию

Слайд 2

Типы данных
Перечисляемый тип определяется как список (перечисление) всех возможных значений данного

типа. Объявления этого типа выглядит как:
type \имя типа\ is (\перечисляемый литерал\ {,\ перечисляемый литерал\});
Целый тип. Объявление этого типа выглядит как:
type \имя типа\ is range \диапазон целых\;
Регулярный тип представляет собой множество элементов одинакового типа. Различают неограниченные и ограниченные регулярные типы.
Неограниченный тип объявляется как:
type \имя регулярного типа\ is array (\имя типа диапазона\range<>) of \имя типа элемента\; где \имя типа диапазона\ - имя типа integer или какого-либо подтипа от integer.
Ограниченный регулярный тип объявляется как:
type \имя регулярного типа\ is array (\диапазон целых\ of \имя типа элемента\);

Слайд 3

Предопределенные типы данных
type boolean is (false, true);
type bit is ('0',

'1');
type integer is range -2147483647 to 2147483647;
subtype natural is integer range 0 to 2147483647;
type bit_vector is array (natural range <>) of bit;

Слайд 4

Тип STD_LOGIC
library ieee;
use ieee.std_logic_1164.all;
use ieee.std_logic_arith.all;
use ieee.std_logic_unsigned.all;
type std_ulogic is ( 'U', --

Uninitialized
'X', -- Forcing Unknown
'0', -- Forcing 0
'1', -- Forcing 1
'Z', -- High Impedance
'W', -- Weak Unknown
'L', -- Weak 0
'H', -- Weak 1
'-' -- Don't care
);
type std_logic_vector is array ( natural range <>) of std_logic;

Слайд 5

Oбъекты языка VHDL
Сигнал.
Сигналом является объект, который переносит значение от одного

процесса к другому и вместе с ним - синхронизирующее воздействие. Сигнал может быть запомнен в своей истории и воспроизведен в симуляторе в виде графика или таблицы. Объявление сигнала выглядит как:
signal : \идентификатор\{,\идентификатор\} : \тип\:=[\начальное значение\]; где - \начальное значение\ - выражение, представляющее константу, значение которой принимает сигнал перед первым запуском процесса.
signal cnt: natural range 0 to 127:=0;

Слайд 6

Oбъекты языка VHDL
Константой является объект, не изменяющий свое значение при вычислениях.

После объявления константы присваивание ей значения запрещено (кроме случая отложенной константы).
Пример объявления константы: сonstant thousand: integer:=1000;

Слайд 7

Oбъекты языка VHDL
Переменная.
Переменной является объект, хранящий значение в пределах операторов

процесса, функции или процедуры. В отличие от сигнала, присваивание переменной выполняется немедленно.
Упрощенный синтаксис объявления переменной: \объявление переменной\::= variable идентификатор\ {,\идентификатор\} :\тип\ [:=\начальное значение\];
Пример объявления переменной: variable tmp: integer range -128 to 127:=0;

Слайд 8

Oбъекты языка VHDL
Порт.
В структуре программы VHDL выделяются объекты проекта, называемые

entity. Не путать объекты языка с объектом проекта. Это связано с тем, что, во-первых, object и entity переводятся одинаково, во-вторых, в Language Reference Manual сигналы, переменные и др. в некоторых декларативных местах обзываются как entities.
Порт представляет собой интерфейсный сигнал объекта проекта. Как и в декларации сигнала, в декларации порта указывается его идентификатор, тип, начальное значение. Дополнительно указывается режим работы: in - прием, out - передача, inout - прием и передача. Упрощенный синтаксис объявления портов объекта проекта следующий:
\объявление портов\::=port (\объявление порта\ {; \объявление порта\}); \объявление порта\::=\идентификатор\: in |out|inout \тип\ [:=\начальное значение\]

Слайд 9

Операции

Слайд 10

Структура программы на VHDL
Дискретная система может быть представлена в VHDL как

объект проекта. Объект – это основная составная часть проекта. Объект может быть использован в другом проекте, который, в свою очередь, описан как объект или может являться объектом более высокого уровня в данном проекте. Не путать объект проекта с объектами языка.
Объект проекта описывается набором составных частей проекта, таких как: объявление объекта называемое entity, тело архитектуры объекта (или просто архитектура), именуемое architecture. Каждая из составных частей объекта может быть скомпилирована отдельно. Составные части проекта сохраняются в одном или нескольких текстовых файлах с расширением .VHD. В одном файле может сохраняться несколько объектов проекта.
Объект проекта обычно описывается соглаcно синтаксису:
\объект проекта\::= [\описание library\]
[\описание use\]
\объявление объекта\
\тело архитектуры\

Слайд 11

Объявление объекта
Объявление объекта указывает, как объект проекта выглядит снаружи и каким

образом его можно включить в другом объекте в качестве компонента, т.е. он описывает внешний интерфейс объекта. Синтаксис объявления объекта:
\объявление объекта\::= entity \идентификатор\ is
[port (\объявление порта\ {;\объявление порта\});]
{\объявление в объекте\}
end [entity][\идентификатор\];

Слайд 12

Архитектура объекта
Архитектура объекта представляет собой отдельную часть, в которой описано, каким

образом реализован объект. Ее синтаксис:
\тело архитектуры\::= architecture \идентификатор\ of \имя объекта\ is
{\объявление в блоке\}
begin
{ \параллельный оператор\}
end [architecture][\идентификатор\];
Идентификатором обозначается имя конкретного тела архитектуры, а имя объекта указывает, который из объектов описан в этом теле. Одному объекту проекта может соответствовать несколько архитектур, в каждой из которых описан один из вариантов реализации объекта.
Объявление в теле архитектуры такое же, как в блоке и им может быть: объявление и тело процедуры или функции, объявление типа и подтипа, объявление файла, псевдонима, константы, глобальной переменной, объявление и спецификация атрибута, объявление группы, описание use, а также объявление компонентов. Объявленные в теле архитектуры типы, сигналы, подпрограммы видимы только в пределах этой архитектуры.
Исполнительную часть архитектуры составляют параллельные операторы, такие как процесс, блок, параллельное присваивание сигналу и др. Эти операторы исполняются параллельно.
Так как все операторы в исполнительной части тела архитектуры – параллельные, их взаимный порядок – безразличен. Хорошим стилем считается, когда параллельные операторы ставятся в последовательности, соответствующей цепочкам вершин граф-схемы алгоритма, реализуемого в архитектуре.

Слайд 13

Оператор process
Оператор процесса – это параллельный оператор, представляющий основу языка VHDL.

Его упрощенный синтаксис:
\оператор процесса\ ::=[postponed] process [(\имя сигнала\ {,\имя сигнала\})] [is]
{\объявление в процессе\}
begin
{\последовательный оператор\}
end process;
Объявленными в процессе могут быть: объявление и тело подпрограммы, объявление типа и подтипа, объявление константы, переменной, файла, псевдонима, объявление и спецификация атрибута, объявление группы, описание use. То, что объявлено в процессе, имеет область действия (видимость), ограниченную данным процессом.
Все процессы в программе выполняются параллельно. Процессы обмениваются сигналами, которые выполняют синхронизацию процессов и переносят значения между ними. Если над сигналами определена функция разрешения, то выходы источников сигнала могут объединяться. Сигналы нельзя объявлять в процессах. Процесс невозможно поместить в процесс, так как там есть место только для последовательных операторов.
В круглых скобках заголовка процесса указывается множество сигналов, по которым процесс запускается – список чувствительности. Это форма оператора процесса, альтернативная процессу с оператором wait on, стоящим последним в цепочке последовательных операторов тела процесса. Любой процесс со списком чувствительности может быть преобразован в эквивалентный процесс с оператором wait on, стоящим последним в списке последовательных операторов. В операторе процесса со списком чувствительности ставить операторы wait не допускается.

Слайд 14

Последовательный оператор присваивания
Последовательные операторы в VHDL вставляются в операторы процессов и

исполняются последовательно. Последовательный оператор присваивания выполняет присваивание переменной или сигналу результата выражения. Он выглядит следующим образом: \приемник\:=\выражение\ - для присваивания переменной \приемник\ <= \выражение\ - для присваивания сигнала.
Присваивание переменной отличается от присваивания сигналу. Присваивание переменной выполняется немедленно.
Выполнение оператора присваивания сигналу означает вычисление его выражения и лишь назначение сигналу. Само же присваивание сигналу фактически выполняется в момент остановки процесса по ожиданию события. Поэтому если в одном процессе стоит несколько присваиваний одному сигналу, то истинное присваивание происходит в момент остановки процесса. Если перед остановкой процесса выполнялось чтение этого сигнала (участие его в качестве операнда в выражении) то будет прочитано значение, присвоенное в прошлом запуске процесса.

Слайд 15

Последовательный оператор wait
Оператор ожидания события wait.
На этом операторе выполнение процесса

останавливается, в момент остановки выполняются присваивания сигналам и процесс продолжает исполнение при появлении события, которое выбирается этим оператором. Синтаксис оператора wait:
\оператор wait\::=wait [on \имя сигнала\ {,\имя сигнала\}]
[until \булевское выражение\] [for \выражение времени\];
где ключевое слово on начинает список чувствительности, until - условие ожидания, а for - задержку ожидания. По оператору
wait on CLK, RST;
продолжение выполнения процесса начнется по событию изменения сигналов CLK или RST. По оператору
wait until CLK='1';
продолжение начнется в момент изменения состояния CLK из '0' в '1', т.е. по фронту этого сигнала. Оператор
wait for CLK_PERIOD;
остановит процесс на время, заданное переменной CLK_PERIOD типа time.
Возможно комбинирование списка чувствительности, условия ожидания и задержки ожидания в одном операторе. Оператор wait без списка чувствительности, условия ожидания и задержки ожидания остановит процесс до конца моделирования.

Слайд 16

Оператор if
Этот условный оператор в зависимости от заданных условий выполняет

цепочки последовательных операторов, причем от условия зависит, которая из цепочек операторов выполняется. Упрощенный синтаксис оператора:
\оператор if\::=if \условие 1\ then
{\последовательный оператор 1\}
[ { elsif \условие 2\ then
{\последовательный оператор 2\}]
[else
{\последовательный оператор 3\}]
end if;
Каждое из условий должно быть выражением, вычисляющим результат булевского типа. При выполнении этого оператора условия проверяются последовательно друг за другом пока результат условия не будет true. Тогда выполняется соответствующая этому условию цепочка операторов и выполнение данного оператора if прекращается.

Слайд 17

Оператор case
Этот оператор разрешает выполнение одной из цепочек последовательных операторов в

зависимости от значения выражения селектора. Его упрощенный синтаксис:
\оператор case\::=case \простое выражение\ is
when \альтернативы\ => {\последовательный оператор\}
{when \альтернативы\ => {\последовательный оператор\}}
end case ;
\альтернативы\:= \альтернативa\{ | \альтернатива\}
В выражении селектора \простое выражение\ должен вычисляться целый результат или значение перечисляемого или регулярного типа. Это должно быть простое выражение, а не, например, конкатенация. Каждая из альтернатив \альтернатива\ должна быть такого же типа, что и \выражение\ и представлена статическим выражением или диапазоном, например, 0 to 4. Никакие два значения, получаемые из выражений альтернатив, не должны быть равны друг другу, т.е. множества альтернатив не перекрываются. Последней альтернативой может быть ключевое слово others, которое указывает на не перечисленные альтернативы. Если слово others не применяется, то в альтернативах должны быть перечислены все возможные значения, принимаемые в селекторе \выражение\.

Слайд 18

Оператор параллельного присваивания
Этот оператор имеет такой же синтаксис, как и оператор

присваивания сигналу в процессе. Такой оператор эквивалентен оператору процесса, в котором этот оператор повторен в его исполнительной части, а последним оператором стоит оператор wait со списком чувствительности. Например, следующие два оператора эквивалентны:
ADDER:A<=B+C;
ADDER_P:process begin
A<=B+C;
wait on B,C;
end process;

Слайд 19

$Оператор условного параллельного присваивания Оператор условного параллельного присваивания имеет синтаксис: \условное$

Оператор условного параллельного присваивания
Оператор условного параллельного присваивания имеет синтаксис:
\условное параллельное присваивание\::=

\имя\<= [\способ задержки\]
{\график\ when \булевское выражение\ else }
\график\[when \булевское выражение\];
где определение способа задержки и графика представлено выше при описании оператора присваивания сигналу.
Любой оператор условного параллельного присваивания имеет эквивалентное представление в виде процесса:
cntrl<= one when st=1 else
two when st=2 or st=3 else
three;
эквивалентен оператору
process(st,one,two,three)
begin
if st=1 then
cntrl<= one;
elsif st=2 or st=3 then
cntrl<= two;
else
cntrl<=three;
end if;
end process;

Слайд 20

$Оператор селективного параллельного присваивания Оператор селективного параллельного присваивания имеет синтаксис: \селективное$

Оператор селективного параллельного присваивания
Оператор селективного параллельного присваивания имеет синтаксис:
\селективное параллельное присваивание\::=

with \выражение\ select
{\имя\<= [\способ задержки\]{\график\ when \альтернативы\,}
\график\[when others ];
где \альтернативы\ имеют то же значение, что и в операторе case. Этот оператор эквивалентен соответствующему процессу, как например, оператор:
with st select
cntrl<= one when 1,
two when 2 to 3,
three when others;
выполняет такие же действия, что и процесс:
process(st,one,two,three)
begin
case st is
when 1 => cntrl<= one;
when 2 to 3 => cntrl<= two;
when others => cntrl<= three;
end case;
end process;
Требования к выражению селектора и альтернативам оператора такие же, как у оператора case. Так, каждая из альтернатив должна быть такого же типа, что и \выражение\ и представлена статическим выражением или диапазоном. Никакие два значения, получаемые из выражений альтернатив, не должны быть равны друг другу.

VHDL

Содержание

Типы данныхПеречисляемый тип определяется как список (перечисление) всех возможных значений данного

Предопределенные типы данныхtype boolean is (false, true); type bit is ('0',

Тип STD_LOGIClibrary ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_arith.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;type std_ulogic is ( 'U', --

Oбъекты языка VHDLСигнал. Сигналом является объект, который переносит значение от одного

Oбъекты языка VHDLКонстантой является объект, не изменяющий свое значение при вычислениях.

Oбъекты языка VHDLПеременная. Переменной является объект, хранящий значение в пределах операторов

Oбъекты языка VHDLПорт. В структуре программы VHDL выделяются объекты проекта, называемые

Операции

Структура программы на VHDLДискретная система может быть представлена в VHDL как

Объявление объектаОбъявление объекта указывает, как объект проекта выглядит снаружи и каким

Архитектура объектаАрхитектура объекта представляет собой отдельную часть, в которой описано, каким

Оператор processОператор процесса – это параллельный оператор, представляющий основу языка VHDL.

Последовательный оператор присваиванияПоследовательные операторы в VHDL вставляются в операторы процессов и

Последовательный оператор waitОператор ожидания события wait. На этом операторе выполнение процесса

Оператор if Этот условный оператор в зависимости от заданных условий выполняет

Оператор caseЭтот оператор разрешает выполнение одной из цепочек последовательных операторов в

Оператор параллельного присваиванияЭтот оператор имеет такой же синтаксис, как и оператор

Оператор условного параллельного присваиванияОператор условного параллельного присваивания имеет синтаксис:\условное параллельное присваивание\::=

Оператор селективного параллельного присваиванияОператор селективного параллельного присваивания имеет синтаксис:\селективное параллельное присваивание\::=

Похожие презентации