VHDL基础2

Posted 2020-09-16 谢维开

Signals & Variables

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VHDL 提供了 signal 和 variable 两种对象来处理非静态数据；提供了 constant 和 generic 来处理静态数据。

constant 和 signal 是全局的，可以在顺序执行的代码中，也可以在并发执行的代码中；variable 是局部的，只能值顺序代码中，并且它们的值是不能向外传递的(如果想传递出去，必须先把这个变量值传递给一个信号，再由这个信号传递出去)。

constant

 

constant 可以定义在 package, entity, architecture 中，对应的作用域也不同。

 

• 定义在 package 中的 constant 是真正的全局的，可以被所有调用该 package 的 entity 使用

• 定义在 entity 中的 constant 对于该 entity 的所有 architecture 而言是全局的

• 定义在 architecture 中的 constant 仅在该 architecture 中是全局的

signal

VHDL 中的 signal 代表的是逻辑电路中的 “硬”连线，既可以用于电路的输入输出端口，也可以用于 内部单元之间的连接。

variable

相比于 signal 是局部的，variable 只能在 process，function，procedure 中使用，而且对它的赋值是立即更新的，新的值可以在下一行代码中立即使用。

 

Packages and Components

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package

除了 component, function, procedure 之外，package 中还可以包含 TYPE, CONSTANT 的定义。

1 PACKAGE package_name IS
2           (declarations)
3 END package_name;
4 
5 [PACKAGE BODY package_name IS
6           (delarations
7             and conments)
8 END package_name;]

可以看到，语法包括两部分，PACKAGE 和 PACKAGE BODY。

Component

一个 component 是一段完整的代码（包括 library, entity, architecture 这些组成部分），如果将这些代码声明为一个 component，那么就可以被其他电路调用，从而使代码具有了层次化的结构。

使用 component 必须先声明这个元件，然后再例化这个元件（类似 C++，变量先声明，在定义）。声明和例化都必须在 architecture 中进行。

declaration syntax

1 COMPONENT component_name IS
2 --元件端口信息           
3           PORT(
4                      port_name: signa_type;
5                      port_name: signa_type;
6                      ...);
7 END COMPOMENT;

instantiation（例化） syntax

1 例化名: component_name PORT MAP (port_list);

声明元件时，可以有两种方法：

• 上面的方法，先声明再例化

• 使用 package 进行声明，将 component 的声明放在 package 中，则可以避免每次元件例化都要重复声明

 

Functions and Procedure

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function 和 procedure 统称为 子程序，它们和 process 相似，内部包含的都是顺序描述的代码，通常使用相同的顺序描述语句。但是，function 和 procedure 的存在主要是为了建库，以达到代码重用和共享的目的，当然它们也可以直接建立在主代码中。

Function

在写代码的过程中，我们通常会遇到一些有共性的问题，我们希望实现这些功能的代码可以被共享和重用，从而使代码变得简洁，易于理解，function 的建立和使用就能达到这个目睹。 function 中可以使用 if, case, loop 等语句，但是不能有 signal 和 component。

Function Body

1 FUNCTION function_name [<参数列表>] RETURE 数据类型 IS
2            [说明部分]
3 
4 BEGIN
5           （顺序语句）
6 END function_name;

其中，函数的参数列表：

1 <parameter list> =[CONSTANT] name : type;
2                  = SIGNAL    name : type;

Function Call

函数可以单独构成表达式，也可以作为表达式的一部分

Function Location

函数可以存放在两个地方：

• Package 中，这时候，函数声明在 package 中，函数定义在 package body 中

• Main Code 中，既可以在 entity 中，也可以在 architecture 中

 

FUNCTION versus PROCEDURE Summary

• function 有任意个输入参数和一个返回值，输入参数只能是 constant, signal

• procedure 有任意个输入/输出/双向参数，可以是 signal, variable, constant

• function 可以作为表达式的一部分，procedure 直接调用

• function 和 procedure 内部，wait 和 component 都不可综合

• function 和 procedure 的存放位置相同，经常位于 package 中，也可以在主代码中