【FPGA】结构化层次化设计

结构化模型

电路的功能和结构

调用专用硬件,低级元件

可综合

结构化设计

VHDL 结构化设计需要元件声明和元件例化

结构化声明

结构化VHDL描述了元件的安排和内联.

　　注意与行为描述之区别，行为描述是描述对输入信号的响应

结构化描述可以表示出代码和物理硬件之间更紧密的关系.

结构化描述展示了任何抽象级别之间的连接.

元件

一个元件代表一个实体－结构对.

使用元件可设计更复杂的电路.

一个元件例化语句定义了设计实体中的位于更低层次的部分，

　　使用信号将实体之间的端口相连接。可以对元件的类属进行赋值。

元件必须在一个包中或者在结构中事先声明。

元件声明和元件例化语句

元件声明：用于声明端口类型和数据类型

元件例化：端口映射

元件例化是结构化描述的一个模块.

元件例化过程需要元件声明和元件例化语句.

元件例化声明了在结构内部元件之间的接口关系.

例化时，仅接口可见　　

　　元件内部隐藏.

例子：

2-4 Decoder

功能描述

　　(1) EN=‘0’, Y <= “0000”;

　　(2) EN=1,

　　　　A=“00”, Y <=“0001”

　　　　A =“01”, Y<=“0010”

　　　　A =“10”, Y<=“0100”

　　　　A =“11”, Y<=“1000”

　　NOTE: A = A1A0 Y = Y3Y2Y1Y0

3-8 Decoder

功能描述

　　(1) EN=0, Y<=x“00”

　　(2) EN=1,

　　　　If A2A1A0=“000”, Y<=x“01”;

　　　　If A2A1A0=“001”, Y<=x“02”;

　　　　If A2A1A0=“010”, Y<=x“04”;

　　　　If A2A1A0=“011”, Y<=x“08”;

　　　　If A2A1A0=“100”, Y<=x“10”;

　　　　If A2A1A0=“101”, Y<=x“20”;

　　　　If A2A1A0=“110”, Y<=x“40”;

　　　　If A2A1A0=“111” , Y<=x“80”

元件库

元件可在包内声明. 并不一定非要在结构内

Another 3-8 Decoder

类属

在例化之前，类属可使用户自定义元件.

使用类属在实体和结构之间传递信息.

类属的使用

　　自定义定时

　　改变子类型范围

　　改变数组大小

类属映射类似于端口映射，它是将某个值传递给类属.

generic Map(L)

可变总线宽度的全加器

注意：

a_tmp <= '0' & a ;

　　这个叫做并置，看到没有，在定义Signal 时都是预留多一位。

sum_tmp <= a_tmp + b_tmp + cin ;

　　std_logic_vector的加法，就是加法。

　　cin 作为1位的std_logic自动会转化到最低位。

cout <= 截取低N位（N -> 0） , ( N-1 -> 0)

当L=3：

当L=2：

Generate 语句

结构化 for-loop: Generate语句

　　有些数字硬件中的结构是可重复的. (RAM, ROM, registers, adders, multipliers, …)

　　VHDL 提供 GENERATE 语句自动产生元件.

　　任何VHDL并发语句都可以包含在GENERATE语句中.

所有的对象以相同的方式产生.

GENERATE 参数必须是离散的，并在GENERATE 语句之外声明.