什么是vhdl語(yǔ)言

　　VHDL 的英文全名是VHSIC Hardware Description Language（VHSIC硬件描述語(yǔ)言）。VHSIC是Very High Speed Integrated Circuit的縮寫(xiě)，是20世紀(jì)80年代在美國(guó)國(guó)防部的資助下始創(chuàng)的，并最終導(dǎo)致了VHDL語(yǔ)言的出現(xiàn)。1987 年底，VHDL被 IEEE 和美國(guó)國(guó)防部確認(rèn)為標(biāo)準(zhǔn)硬件描述語(yǔ)言。VHDL主要用于描述數(shù)字系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，行為，功能和接口。除了含有許多具有硬件特征的語(yǔ)句外，VHDL的語(yǔ)言形式和描述風(fēng)格與句法是十分類似于一般的計(jì)算機(jī)高級(jí)語(yǔ)言。VHDL的程序結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是將一項(xiàng)工程設(shè)計(jì)，或稱設(shè)計(jì)實(shí)體（可以是一個(gè)元件，一個(gè)電路模塊或一個(gè)系統(tǒng)）分成外部（或稱可視部分，及端口）和內(nèi)部（或稱不可視部分），既涉及實(shí)體的內(nèi)部功能和算法完成部分。在對(duì)一個(gè)設(shè)計(jì)實(shí)體定義了外部界面后，一旦其內(nèi)部開(kāi)發(fā)完成后，其他的設(shè)計(jì)就可以直接調(diào)用這個(gè)實(shí)體。這種將設(shè)計(jì)實(shí)體分成內(nèi)外部分的概念是VHDL系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本點(diǎn)。

　　VHDL語(yǔ)言的特點(diǎn)

　　VHDL語(yǔ)言能夠成為標(biāo)準(zhǔn)化的硬件描述語(yǔ)言并獲得廣泛應(yīng)用，它自身必然具有很多其他硬件描述語(yǔ)言所不具備的優(yōu)點(diǎn)。歸納起來(lái)，VHDL 語(yǔ)言主要具有以下優(yōu)點(diǎn)：

　　（1）VHDL語(yǔ)言功能強(qiáng)大，設(shè)計(jì)方式多樣

　　VHDL 語(yǔ)言具有強(qiáng)大的語(yǔ)言結(jié)構(gòu)，只需采用簡(jiǎn)單明確的VHDL語(yǔ)言程序就可以描述十分復(fù)雜的硬件電路。同時(shí)，它還具有多層次的電路設(shè)計(jì)描述功能。此外，VHDL 語(yǔ)言能夠同時(shí)支持同步電路、異步電路和隨機(jī)電路的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，這是其他硬件描述語(yǔ)言所不能比擬的。VHDL 語(yǔ)言設(shè)計(jì)方法靈活多樣，既支持自頂向下的設(shè)計(jì)方式，也支持自底向上的設(shè)計(jì)方法； 既支持模塊化設(shè)計(jì)方法，也支持層次化設(shè)計(jì)方法。

　?。?）VHDL語(yǔ)言具有強(qiáng)大的硬件描述能力

　　VHDL 語(yǔ)言具有多層次的電路設(shè)計(jì)描述功能，既可描述系統(tǒng)級(jí)電路，也可以描述門(mén)級(jí)電路；描述方式既可以采用行為描述、寄存器傳輸描述或者結(jié)構(gòu)描述，也可以采用三者的混合描述方式。同時(shí)，VHDL 語(yǔ)言也支持慣性延遲和傳輸延遲，這樣可以準(zhǔn)確地建立硬件電路的模型。VHDL 語(yǔ)言的強(qiáng)大描述能力還體現(xiàn)在它具有豐富的數(shù)據(jù)類型。VHDL 語(yǔ)言既支持標(biāo)準(zhǔn)定義的數(shù)據(jù)類型，也支持用戶定義的數(shù)據(jù)類型，這樣便會(huì)給硬件描述帶來(lái)較大的自由度。

　?。?）VHDL語(yǔ)言具有很強(qiáng)的移植能力

　　VHDL 語(yǔ)言很強(qiáng)的移植能力主要體現(xiàn)在： 對(duì)于同一個(gè)硬件電路的 VHDL 語(yǔ)言描述，它可以從一個(gè)模擬器移植到另一個(gè)模擬器上、從一個(gè)綜合器移植到另一個(gè)綜合器上或者從一個(gè)工作平臺(tái)移植到另一個(gè)工作平臺(tái)上去執(zhí)行。

　　（4）VHDL語(yǔ)言的設(shè)計(jì)描述與器件無(wú)關(guān)

　　采用 VHDL 語(yǔ)言描述硬件電路時(shí)，設(shè)計(jì)人員并不需要首先考慮選擇進(jìn)行設(shè)計(jì)的器件。這樣做的好處是可以使設(shè)計(jì)人員集中精力進(jìn)行電路設(shè)計(jì)的優(yōu)化，而不需要考慮其他的問(wèn)題。當(dāng)硬件電路的設(shè)計(jì)描述完成以后，VHDL 語(yǔ)言允許采用多種不同的器件結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

　?。?） VHDL語(yǔ)言程序易于共享和復(fù)用

　　VHDL 語(yǔ)言采用基于庫(kù) （ library） 的設(shè)計(jì)方法。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員可以建立各種可再次利用的模塊，一個(gè)大規(guī)模的硬件電路的設(shè)計(jì)不可能從門(mén)級(jí)電路開(kāi)始一步步地進(jìn)行設(shè)計(jì)，而是一些模塊的累加。這些模塊可以預(yù)先設(shè)計(jì)或者使用以前設(shè)計(jì)中的存檔模塊，將這些模塊存放在庫(kù)中，就可以在以后的設(shè)計(jì)中進(jìn)行復(fù)用。

　　由于VHDL語(yǔ)言是一種描述、模擬、綜合、優(yōu)化和布線的標(biāo)準(zhǔn)硬件描述語(yǔ)言，因此它可以使設(shè)計(jì)成果在設(shè)計(jì)人員之間方便地進(jìn)行交流和共享，從而減小硬件電路設(shè)計(jì)的工作量，縮短開(kāi)發(fā)周期。

　　VHDL語(yǔ)言學(xué)習(xí)注意事項(xiàng)

　　學(xué)習(xí)VHDL語(yǔ)言應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題

　　（1）了解VHDL語(yǔ)言模擬器是如何模擬代碼的過(guò)程有助于弄清一些VHDL語(yǔ)句的語(yǔ)義，而對(duì)語(yǔ)義有一個(gè)清楚地理解可使你能夠精練準(zhǔn)確地進(jìn)行VHDL代碼編寫(xiě)。目前常用的VHDL模擬軟件有ActiveHDL和Modelsim。

　　（2）VHDL語(yǔ)言的有些構(gòu)造，較多的是專用于模擬和驗(yàn)證而不是綜合，綜合軟件也許會(huì)忽略掉這樣的構(gòu)造和規(guī)則。VHDL是基于模擬的語(yǔ)言，它所提供的行為描述的一切方便手段實(shí)際上都是為建立模擬模型的。

　?。?）用于模擬的模型和用于綜合的模型有差別。

　?。?）為綜合而寫(xiě)的代碼可以進(jìn)行模擬，但不是所有為模擬而寫(xiě)的代碼可以用來(lái)綜合。

　?。?）應(yīng)大致了解綜合軟件的工作原理。目前常用的綜合軟件有Synplicity公司的Synplify和SynplifyPro軟件，Synopsys公司的FPGAExpress軟件，Mentor公司的LeonardoSpectrum軟件，Xilinx公司的XST（XilinxSynthesisTechnology）軟件。

　?。?）將VHDL和CPLD、FPGA的學(xué)習(xí)結(jié)合起來(lái)。

　?。?）應(yīng)基本熟悉CPLD、FPGA器件的邏輯資源。

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