Микропроцессорные системы - Александров Е.К.
ISBN 5-7325-0516-4
Скачать (прямая ссылка):
872
БАЗОВЫЕ СВЕДЕНИЯ О ЯЗЫКЕ VHDL
содержит имя объекта и его интерфейс (входы и выходы). Architecture body
содержит описание структуры или поведения объекта. Верхний уровень
проекта описывается через объекты верхнего уровня; если устройство
иерархично, то описания объектов верхнего уровня содержат в себе
обращения к компонентам более низкого уровня, которые описываются как
самостоятельные объекты нижнего уровня. В свою очередь, объекты нижнего
уровня могут связываться с объектами еще более низкого уровня. Для
определенности функционирования системы независимо от числа уровней
иерархии все объекты нижних уровней иерархии должны иметь описание,
определяющее их функционирование. Один и тот же объект может иметь
несколько архитектурных тел (естественно, что при моделировании поведения
системы или при ее синтезе специальные средства конфигурирования
(Configuration Declaration) обеспечивают выбор единственного варианта
поведения). Для часто используемых описаний, констант, типов данных
используется понятие объявления пакета (Package Declaration), при
создании собственных (пользовательских) процедур или функций необходимо
их интерфейс привести в объявлении пакета, а их содержательную часть
(описание) включить в состаа тела пакета (Package Body). Механизм пакетов
исключительно важен для создания типов данных, одинаково воспринимаемых и
понимаемых различными объектами программы, поскольку в языке VHDL
используется очень строгая типизация данных и смешение различных данных в
одном выражении является ошибкой.
Проблемно-ориентированными и поэтому наиболее важными средствами и
понятиями языка VHDL являются:
• средства описания иерархии проекта для описания структуры и/или
поведения отдельных объектов проекта;
• средства задания и описания параллелизма для выполняемых действий и
операторов;
• понятие сигнала для физических объектов, имеющих временное измерение
для своих
значений и средства для работы с ними.
Иерархическое построение описания системы в языке VHDL является развитием
традиционного иерархического подхода и отличается тем, что
распространяется не только на описание поведения, но и на описание
структуры системы. Архитектурное тело (Architecture Body) описывает
поведение объекта или его структуру. Внутри архитектурного тела может
быть и смесь структурного описания с поведенческим. Специальные
синтаксические конструкции могут описывать интерфейс структурной
компоненты объектов (component... port), соединение компонентов между
собой (port map, generic map), создание фрагмента структуры
(for...generate и if...generate) или конкретизации конфигурации
(for...use). То, что описанию архитектуры предшествует описание
интерфейса объекта (Entity), не является существенным отличием языка VHDL
и аналогично (в определенном смысле) описанию прототипа в языке СИ.
Наиболее важным свойством языка VHDL является понятие параллелизма
выполнения действий. Параллелизм начинается с введения понятий процесса
(Process) и охраняемого блока (Block) и распространяется при определенных
условиях на такие традиционно последовательные операторы, как вызов
процедуры и оператор присвоения. Для управления параллелизмом естественно
введение операторов, задающих момент запуска (абсолютных-wait ...,
относительных-after), и операторов, задерживающих момент запуска (wait...
until, wait... for).
Третьей важнейшей особенностью языка VHDL является введение физического
типа данных. Понятие сигнала (Signal) отражает основные свойства реальных
входных и выходных данных проекта. Среди различных свойств сигналов
важнейшими представляются временные характеристики таких данных и, прежде
всего, наличие у них прошлого, настоящего и будущего состояний.
Специфические свойства сигналов потребовали введения понятия "назначение
значения сигнала" (<=), основное отличие которого от понятия "присвоение
значения переменной" (:=) состоит в задержке изменения состояния сигнала
до тех пор,
873
ПРОЕКТИРОВАНИЕ МПС
пока не будут подготовлены результаты преобразования во всех одновременно
инициированных процессах, и лишь после этого допустимо изменение значений
ситалов с учетом временных требований к их формированию.
8.10.3. СИНТАКСИЧЕСКАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОЕКТА
Описание проекта на языке VHDLстроится по следующей типовой схеме: в его
начале указываются библиотеки функциональных элементов, содержимое
которых будет использоваться в проекте (Library Declaration), далее при
необходимости следуют описания пакетов (Package Declaration) и их тела
(Package Body), далее обязательно следуют описания объектов (Entity
Declaration), которые будут использованы как компоненты проектируемого
устройства, и раздел архитектуры (Architecture Declaration), который
может быть представлен в структурном, поведенческом или смешанном
вариантах.
Использование описаний аппаратуры в САПР, т. е. для компиляции в
моделирующей или синтезирующей среде, для языка VHDL, как правило, имеет
