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1. Block
2. Signal
Blöcke: Zähler, Multiplexer, Dekoder, ...
Blöcke werden über Signale miteinander verbunden
1.) Konventionen
2.) Typologie
3.) Vektoren
4.) Aufbau der Schaltungsbeschreibung
5.) Nebenläufige oder sequentielle Umgebungen
6.) Anweisungen
1.) Konventionen
1.1.) Namensregeln
1.2.) Kommentare
1.3.) Zuweisungen
2.) Typologie
3.) Vektoren
4.) Aufbau der Schaltungsbeschreibung
4.1.) Header mit Bibliothek und Packageeinbindungen
4.2.) Entity für Schnittstellendefinition
4.3.) Architecture für Funktionsbeschreibung
5.) Nebenläufige oder sequentielle Umgebungen
5.1.) Nebenläufig
5.2.) Sequentiell
6.) Anweisungen
6.1.) Einfache Verknüpfungen
6.2.) Arithmetische Operatoren
6.3.) with/select
6.4.) when/else
6.5.) if/then
6.6.) case/is
1.) Konventionen
1.1.) Namensregeln
- Zwischen Gross und Kleinschreibung wird in VHDL nicht unterschieden
- ... das übliche
1.2.) Kommentare
- Komentare werden durch doppelten Bindestrich eingeleitet --
1.3.) Zuweisungen
- Zuweisungen
- Signal an ein anderes Signal
- konstanter Wert an Signal
- Zeichenkombination <=
- Von rechts nach links
Beispiel:
Y <= S;
Y <= A or B;
-- Falsch A => Y; -- Falsch
2.) Typologie
- VHDL ist streng typgebundene Sprache
Es genügt:
- boolean
- bit
- std_logic
1.) Typ: boolean
1.1.) Wertevorrat: true, false
1.2.) Verwendung: logische Abfragen (if)
2.) Typ: bit
2.1.) Wertevorrat: 0, 1
2.2.) Verwendung: Entwurf
3.) Typ: std_logic:
2.1.) Wertevorrat: 0, 1, Z, -, L, H, X, W
2.2.) Entwurf und Simulation
Deklartion:
signale <signalname>: typ;
signal x0, x1, x2, x3: bit;
signal EN: std_logic;
signal on_of: boolean;
Bei Verknüpfungen müssen einzelne Signale vom selben Typ sein
0: starke 0
1: starke 1
Z: hochohmig
-: don't care
U: unbekannt
X: konflikt
L: Schwache 0
H: Schwache 1
W: Schwaches X
3.) Vektoren
3.1.) Deklaration
signal <signalname>: typ (<lower> to <upper>);
signal <signalname>: typ (<upper> downto <lower>);
signal x: bit_vector(0 to 7);
signal a: std_logic_vector(2 to 4);
signal r: bit_vector(3 downto 0);
3.2.) Zuweisungen
c <= a or b;
c <= ('1', '0', '0', '0');
c <= "1000";
4.) Aufbau der Schaltungsbeschreibung
4.1.) Header mit Bibliothek und Packageeinbindungen
4.2.) Entity für Schnittstellendefinition
4.3.) Architecture für Funktionsbeschreibung
4.1.) Header
- Definitionen die für Schaltungsbeschreibung gelten sollen
library ieee;
use ieee.std_logic_1164.all
use ieee.std_logic_unsigned.all
4.2.) Entity
1.) Eingang
2.) Ausgang
3.) Bidirektional
1.) Eingang: in
2.) Ausgang: out
3.) Bidirektional: inout
entity <blockname> is
port
(
<signalnamen>: <richtung> <typ>;
<signalnamen>: <richtung> <typ>;
<signalnamen>: <richtung> <typ>
);
end;
entity multiplexer is
port
(
a0, a1, a2, a3: in bit;
b0, b1, b2, b3: in bit;
s: in bit;
y0, y1, y2, y3: out bit
);
end;
entity counter is
port
(
clk: in bit;
rst: in bit;
q: out bit_vector (3 downto 0)
);
end;
3.) Die Funktion - Architecture
architecture <beschreibungsname> of <blockname> is
-- locale signale
begin
-- functionsbeschreibung
end;
architecture mymux of multiplexer is
signal a, b, y: bit_vector (0 to 3);
begin
a <= (a0, a1, a2, a3);
b <= (b0, b1, b2, b3);
y <= a when (s='0') else b;
y0 <= y(0);
y1 <= y(1);
y2 <= y(2);
y3 <= y(3);
end mymux
5.) Nebenläufige oder sequentielle Umgebungen
5.1.) Nebenläufige
5.2.) sequentielle Umgebungen
- In C werden alle Anweisungen hintereinander abgearbeitet
- Anweisungen in VHDL in der Regel nebenläufig, d.h. parallel
- Befindet man sich in einer nebenläufigen oder Sequentiellen Umgebung?
Aus:
architecture verhalten of multiplexer is
signal a, b, y: bit_vector (0 to 3);
begin
a <= (a0, a1, a2, a3);
b <= (b0, b1, b2, b3);
y <= a when (s='0') else b;
y0 <= y(0);
y1 <= y(1);
y2 <= y(2);
y3 <= y(3);
end verhalten
Wird:
architecture mymux of multiplexer is
signal a, b, y: bit_vector (0 to 3);
begin
a <= (a0, a1, a2, a3);
b <= (b0, b1, b2, b3);
y <= a when (s='0') else b;
y0 <= y(0);
y1 <= y(1);
y2 <= y(2);
y3 <= y(3);
end mymux
- Die erste umgebung ist nebenläufig
5.2.) Squentielle Umgebung
5.2.1.) Prozess
process <empfindlichkeitsliste>
-- lokale signale
begin
-- sequentielle umgebung
end process;
- Ist eine Sequentielle Umgebung abgearbeitet, startet die Ausführung von vorne
- Eine parallele Umgebung kann mehrere sequentielle enthalten, die parallel ausgeführt werden
- Empfindlichkeitsliste: Alle signale die sich potentiell ändern können
architecture verhalten of counter is
signal qint: std_logic_vector ( 3 downto 0);
begin
process (reset, clk)
begin
if (reset='0') then
quint <= x"0";
elseif (clk='1') and clk'event
then
qint <= qint+1;
end if;
end process;
q<=qint;
end;
Variablen im Prozess
process ..
variable V std_logic_vector (3 downto 0);
begin
V := ...
end;
6.) Anweisungen
6.1.) Einfache Verknüpfungen
- not
- and
- or
- nand
- nor
- xor
- not
6.2.) Arithmetische Operatoren
- Addition +
- Subtraktion -
- gleich =
- ungleich /=
- kleiner <
- kleiner gleich <=
- groesser >
- groesser gleich >=
6.3.) with/select
- nebenläufig
with <auswahlsignal> select
ergebnis <= <Verknüpfung_1> when <auswahlwert_1>,
<Verknüpfung_2> when <auswahlwert_2>,
<Verknüpfung_n> when others;
6.4.) when/else
- nebenläufig
<ergebnis> <= <Verknüpfung_1> when <Bedingung_1>,
else <Verknüpfung_2> when <Bedingung_2>,
else <Vernüpfung_n>;
6.5.) if/then
- sequentiell
if <Bedingung_1> then <Sequentielle Anweisungen 1>;
elseif <Bedingung_2> then <Sequentielle Anweisungen 2>;
elseif <Bedingung_3> then <Sequentielle Anweisungen 3>;
else <Sequentielle Anweisungen n>;
end if;
Bedingung muss vom Typ Boolean sein
6.6.) case/is
- wie with/select nur in sequentiell
case <testsignal> is
when <Wert_1> => <Sequentielle Anweisungen 1>;
when <Wert_2> => <Sequentielle Anweisungen 2>;
when <Wert_3> => <Sequentielle Anweisungen 3>;
when others => <Sequentielle Anweisungen n>;
end case;
Beispiel Codes:
-- 2_zu_1 Multiplexer
entity multiplexer is
port
(
S: in bit;
A, B: in bit;
Y: out bit;
);
end;