"本章详细介绍了VHDL中的关键概念,包括实体、结构体、子程序和库。实体部分讲述了实体语句结构、参数传递说明和映射,以及端口说明。结构体部分涵盖了一般语言格式、说明语句、功能描述如进程、信号赋值、子程序调用和元件例化。子程序部分详细讨论了函数(包括重载函数)、转换函数以及决断函数。最后,提到了VHDL库的不同类型,如IEEE库、STD库、WORK库和VITAL库。"
VHDL是硬件描述语言,用于设计和描述数字系统的逻辑功能。在这一章中,我们重点关注VHDL的基础元素:
1. **实体(Entity)**:实体是VHDL中描述硬件模块的外部接口,它定义了模块的输入、输出和其他接口信号。实体语句结构包括实体名、端口列表等。参数传递说明语句用于定义实体的输入输出特性,而参数传递映射语句则描述了这些信号如何在实体和结构体之间交互。
2. **结构体(Architecture)**:结构体是实体的具体实现,它描述了实体内部的逻辑操作。结构体说明语句包含了结构体的名称和它所关联的实体。结构体中包含各种功能描述语句,如进程语句用于定义时序逻辑,信号赋值语句用于改变信号的值,子程序调用语句用于调用已定义的函数或过程,元件例化语句则用于实例化其他设计模块。
3. **子程序(Subprograms)**:子程序包括函数和过程,是VHDL中复用代码的重要手段。函数通常用于计算,它们有返回值,例如重载函数允许同一函数名称处理不同数据类型。转换函数则是将一种数据类型转换为另一种。决断函数则是一种特殊函数,不适用于硬件综合,主要用于仿真阶段解决信号驱动冲突。
4. **VHDL库**:库是VHDL中预定义组件和标准的集合。IEEE库是最常用的一个,包含标准逻辑类型和运算符,如std_logic_1164库。STD库提供了基本的VHDL语法元素。WORK库是默认库,用户定义的实体和结构体通常存放在这里。VITAL库是用于验证的库,包含了行为模型和时序分析工具。
理解VHDL的这些基本概念对于进行数字系统的设计、仿真和综合至关重要。通过实体来定义硬件模块的接口,利用结构体来实现模块的功能,通过子程序实现复用和计算,而库则提供了标准组件和工具,使得设计者可以构建复杂且高效的数字系统。