VHDL 语言设计参考.pdf

VHDL 语言设计参考
VHDL 是一种用于数字系统行为级描述的编程语言。VHDL 具备了许多适合于电子器
件行为级描述的特性,无论是简单的逻辑门电路还是复杂的微处理器或用户自定制的器件。
从而,VHDL 满足电路行为中电气特征(诸如信号上升/下降时间、门延迟和功能)的精确
描述。并且利用 VHDL 仿真模型可以搭建更大的可仿真电路。
VHDL 还是一种通用的可编程语言,就如同利用高级语言在计算机上编写复杂的设计程
序,VHDL 允许输入复杂电子电路的行为级设计,并实现自动电路综合或系统仿真。同时,
VHDL 也不同于高级语言,采用并发事件设计(即在执行阶段内,每个语句行为是并行执行
的);这一特性取决于硬件电路设计上固有的并行执行的特性。
VHDL 最重要的应用之一就是设计电路的执行规范,语法规则与 Testbench 相一致。
Testbench 是用于验证电路在时间上行为级描述的。在任何时候,Testbench 都将作为 VHDL
设计项目的一个组成部分。
注:符号<=为付值操作符,表示将符号右边的数值给符号左边的变量;
一个完整的 VHDL 设计项目至少要包含一个实体(entity)和结构体(architecture)定义。
对于一个大型设计,通常需要定义多个实体/结构对并且将他们连接在一起形成一个完整的
电路。实体定义用于描述电路的输入/输出端口;结构体定义是 VHDL 设计中最小的组成单
元。在仿真或综合执行前,每个实体必须被相对应结构体封装。在结构体中描述了实际的功
能。
实体定义
p_name is
port(in_port : in bit_vector(7 downto 0); out_port : out bit);
p_name;
结构体定义:
p_name of entity_name is
begin
„ <conditional assignment>;
p_name;
注:关键字 process 用来封装复杂的顺序逻辑设计;
VHDL 语言中的数据类型:

VHDL 设计中实际由 5 种设计单元类型构成:实体、结构体、程序包、程序包体和配置。其
中,实体和结构体是必不可少的,而封装和配置为可选项。
程序包(packages)和程序包体(package bodies)为了使数据类型、常量及子程序在相关的
若干设计单元中可见,VHDL 提供了程序包机制。在 VHDL 中,程序包代表一个库单元,
其中包含着可用于其它设计单元的一系列说明如类型定义、常量和全局子程序等;并且还可
以被编译成库实现复用。每个程序包由“程序包定义“和“可选的包体”两部分组成;
注:在程序包定义中利用关键字 use 声明相关类型就可以使其具备全局属性;程序包与程序包体需要采用相同的名称,并且成对
出现;程序包是主设计单元,而程序包体是次级单元。
配置(configurations)定义在 VHDL 设计中可以作为总体轮廓描述。

如何创建 VHDL 测试平台
当逻辑设计越来越复杂和全面,前期验证是一个成功设计项目的关键因素,
因此具备了强大的测试仿真功能的 VHDL 设计语言作为逻辑设计的首选。在设
计前期进行仿真,将节省整