VHDL教程：实体与结构体的参数传递和子程序解析

"EDA技术实用教程，讲解了VHDL在描述可编程逻辑器件中的结构与要素，重点包括实体、结构体和子程序的使用。" 在电子设计自动化（EDA）领域，VHDL（Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language）是一种广泛应用的硬件描述语言，用于设计和验证数字系统的逻辑功能。本教程主要关注VHDL中的实体、结构体和子程序。 9.1 实体 实体是VHDL中描述设计单元对外部环境的接口部分，它定义了设计实体与外部电路交互的端口。实体语句结构包括参数传递说明语句——GENERIC()。GENERIC允许设计者传递常数参数，这些参数不同于一般的常数，因为它们可以在设计实体外部设定，用于快速调整电路的结构和规模。例如，通过设定类属参量的值，可以改变电路的时间参数或总线宽度等静态信息。 9.1.2 参数传递说明语句 GENERIC语句定义的参数类似于可以接受外部赋值的输入端口，它们的数据类型是常数，提供静态信息。这种参数传递方式增强了设计的灵活性。 9.1.3 参数传递映射语句 虽然这部分没有详细展开，参数传递映射语句通常用于将实体的输入/输出连接到具体实现的逻辑门或组件，确保设计的正确连接。 9.1.4 端口说明语句 PORT语句是定义实体接口的关键，它说明了设计实体与外部电路的交互方式，包括每个接口的输入/输出模式和数据类型。 9.2 结构体 结构体是VHDL中描述设计实体功能的部分，它可以包含各种描述语句。结构体说明语句用来定义结构体内部的信号、常数、数据类型、元件、状态机、函数和过程等。结构体的描述主要包括进程语句、信号赋值语句、子程序调用（函数和过程）以及元件例化语句，这些都是实现具体逻辑功能的基础。 9.3 子程序 子程序是VHDL程序模块，分为过程（PROCEDURE）和函数（FUNCTION）。子程序的特点是只能使用顺序语句，不能直接读取或修改信号值，而是通过其接口端口进行通信。子程序可以在程序包、结构体或进程中定义，并且支持重载，只要参数类型和返回值数据类型不同。 9.3.1 函数 函数定义包括函数首（定义函数名、参数表和返回值数据类型）和函数体两部分。函数首必须在程序包的说明部分定义，而函数体则位于包体内。函数通常用于计算，接收输入参数并返回一个结果，其参数默认为常数，不能在函数内部改变。 通过深入理解这些VHDL的基本元素，设计者能够更有效地构建和仿真复杂的数字系统，适应不同场景的需求。