VHDL语言教程:结构体与行为描述
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更新于2024-08-22
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"该资源主要介绍了VHDL语言在硬件描述中的应用,特别是结构体的行为描述,以及VHDL程序的基本结构,包括实体、构造体、包、库等概念。内容涉及四比特相等比较器(eqcomp4)的实例,展示了如何通过VHDL进行高层次的功能描述。"
在VHDL中,结构体(Architecture)被用来描述硬件设计的行为或结构。在这个例子中,`behavioral`结构体描述了`eqcomp4`设备的行为。`comp`过程是一个并行过程,处理输入`a`和`b`,通过`if`语句判断两者是否相等,并将结果赋值给`equal`信号。这种描述方式关注的是功能,而不涉及具体的电路实现细节。
VHDL的实体(Entity)部分定义了设计的外部接口,即输入和输出。例如,`entity eqcomp4`声明了两个输入`a`和`b`,以及一个输出`equal`,都是`std_logic_vector`类型。实体描述了模块的输入输出行为,但不包含其内部工作方式。在`eqcomp4.vhd`文件中,实体和结构体的名称应当与文件名一致。
VHDL语言还包括其他几个关键部分:
1. **包(Package)**:存储可被不同设计模块共享的数据类型、常量和子程序,提供了一种代码复用的方式。
2. **配置(Configuration)**:用于根据需要从库中选择不同的单元组合成系统设计的多个版本。
3. **库(Library)**:存储预编译的实体、结构体、包和配置,方便调用和管理。
VHDL程序的基本结构通常包括实体、结构体,并可能涉及配置、包和库的引用。实体表示硬件设计的抽象,而结构体则描述实体内部的逻辑操作。在VHDL中,大小写不敏感,但为了可读性,通常遵循一定的命名规范,如首字符为字母,不允许连续两个下划线,且保留字不能作为标识符。
在高层次的设计中,VHDL允许进行行为描述,如`eqcomp4`的例子,这样可以专注于设计的功能,而不是底层的门电路实现。这种描述方式对于系统级设计尤其有用,因为它可以简化设计流程,提高设计效率。同时,VHDL还支持数据流描述,如在结构体`dataflow`中,通过简单的赋值语句直接表达`equal`的计算逻辑,这种方式更接近于算法描述。
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