"本章节主要介绍了VHDL程序的基本结构和规则,特别是关注于VHDL实体的定义和参数传递。VHDL是一种广泛用于电子设计自动化(EDA)的技术,用于描述数字系统的硬件行为。通过学习VHDL,工程师能够以软件编程的方式描述硬件电路,从而实现硬件设计的抽象和仿真。
在VHDL中,实体是硬件设计的一个基本组成部分,它定义了设计的外部接口,包括输入、输出和内部信号。实体声明由`ENTITY`关键字开始,后跟实体的名称,接着是`IS`关键字,可以有可选的`GENERIC`部分来声明参数,然后是`PORT`部分来定义端口。例如,`ENTITY andn IS`声明了一个名为`andn`的实体,它有一个整型参数`n`和一个输入向量`a`以及一个输出`c`。
`GENERIC`语句用于声明类属参数,这些参数在编译时赋值,而不是在运行时。它们允许用户在不改变实体本身的情况下,对设计进行参数化。在【例10-1】中,`GENERIC(n: INTEGER)`定义了一个整型参数`n`,用来限制输入向量`a`的长度。这个参数在架构中被用来控制逻辑操作的次数。
`PORT`语句则定义了实体与外部环境交互的端口,如输入和输出信号。在【例10-1】中,`PORT(a: IN STD_LOGIC_VECTOR(n-1 DOWNTO 0); c: OUT STD_LOGIC);`声明了一个输入向量`a`和一个输出信号`c`。
在实体声明之后,通常会有一个或多个架构(ARCHITECTURE)来描述实体的行为或结构。架构包含了实体的具体实现,例如逻辑操作或电路连接。在【例10-1】的架构中,使用了进程(PROCESS)来描述`andn`的逻辑功能,通过循环检查输入向量`a`的每一位,并根据结果计算输出`c`。
此外,VHDL还支持元件(COMPONENT)声明和映射(MAP),这在【例10-2】中体现。元件声明允许重用已定义的实体,而映射语句`u1: andn GENERIC MAP(n => 2) PORT MAP(a(0) => ...)`则将实例化了`andn`实体,并给它的`n`参数赋值为2,同时将输入和输出端口连接到相应的信号。
总结来说,VHDL通过实体和架构提供了描述硬件设计的强大工具,而参数化和元件重用则提高了设计的灵活性和复用性。学习并熟练掌握VHDL,对于进行FPGA或ASIC设计的工程师来说至关重要,因为它能帮助他们高效地创建、验证和实现复杂的数字系统。