第四章VHDL語言的庫程序包及配置

1VHDL語言的庫、程序包及配置4VHDL語言的庫、程序包及配置

在VHDL設(shè)計(jì)實(shí)體中，除了實(shí)體說明和結(jié)構(gòu)體外,還有庫、程序包和配置三個(gè)各自獨(dú)立的組成部分。依據(jù)VHDL語言的規(guī)則，VHDL程序所使用的文字、數(shù)據(jù)對(duì)象、數(shù)據(jù)類型都需要預(yù)先定義。

將預(yù)先定義好的數(shù)據(jù)類型、元件調(diào)用聲明及一些常用子程序收集在一起，形成程序包，供VHDL設(shè)計(jì)實(shí)體共享和調(diào)用。若干個(gè)程序包則形成庫。

2

庫（Library）是用于存放預(yù)先設(shè)計(jì)好的程序包和數(shù)據(jù)的集合體。

VHDL語言的庫、程序包及配置

4.1VHDL庫

1.常用的庫

VHDL語言中常用的五種庫：

①

IEEE庫②

STD庫③

WORK庫④

VITAL庫⑤

用戶自定義庫

——VHDL語言設(shè)計(jì)中最常見的庫。

——VHDL語言的標(biāo)準(zhǔn)庫。

——用戶的VHDL語言工作庫。

——VHDL語言的時(shí)序仿真庫。

——用戶自定義的資源庫。

3VHDL語言的庫、程序包及配置4VHDL語言的庫、程序包及配置

2.資源庫和設(shè)計(jì)庫

VHDL語言所使用的庫可以分成兩類：

●資源庫

●設(shè)計(jì)庫

用于存放常規(guī)元件、標(biāo)準(zhǔn)模塊、預(yù)定義數(shù)據(jù)類型等，如：IEEE庫。

是一種符合VHDL標(biāo)準(zhǔn)的預(yù)定義庫。

如：STD庫定義了一些基本的數(shù)據(jù)類型、子類型和函數(shù)等；WORK庫存放用戶設(shè)計(jì)和定義的設(shè)計(jì)單元及程序包等。

5VHDL語言的庫、程序包及配置

3.庫的使用

關(guān)鍵字：LIBRARY格式：LIBRARY

庫名稱

庫說明語句：

說明：用來指明所使用的庫，庫名稱為一系列由逗號(hào)分隔的庫名。

庫說明語句總是位于設(shè)計(jì)實(shí)體的最前面，通常與USE語句一起使用。

6VHDL語言的庫、程序包及配置

3.庫的使用

格式1：USE

庫名.程序包名.項(xiàng)目名；

USE語句用來指明庫中的程序包，有兩種格式：

作用：為本設(shè)計(jì)實(shí)體開放指定庫中的特定程序包內(nèi)所選定的項(xiàng)目。

例如：LIBRARYIEEE；

USEIEEE.STD_LOGIC_1164.STD_ULOGIC；

USEIEEE.STD_LOGIC_1164.RISING_EDGE；

7VHDL語言的庫、程序包及配置

3.庫的使用

格式2：USE

庫名.程序包名.ALL；

作用：為本設(shè)計(jì)實(shí)體開放指定庫中的特定程序包內(nèi)所有的內(nèi)容。

例如：LIBRARYIEEE；

USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL；

USEIEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL；

8在VHDL語言中，用戶可以將已定義的常數(shù)、信號(hào)、函數(shù)、數(shù)據(jù)類型、元件和子程序等收集在一起形成一個(gè)程序包，以便更多的設(shè)計(jì)實(shí)體利用和共享。VHDL語言的庫、程序包及配置

4.2VHDL程序包

定義程序包的一般語句格式：

PACKAGE

程序包IS

程序包首說明

END

程序包名；

PACKAGEBODY

程序包IS

程序包體說明

END

程序包名；

程序包首程序包體9

程序包首收集了VHDL設(shè)計(jì)所需的公共信息，用來定義數(shù)據(jù)類型、元件和子程序等。

VHDL語言的庫、程序包及配置

1.程序包首

一般格式：

PACKAGE

程序包IS

TYPE語句；

SUBTYPE語句；

CONSTANT語句；

SIGNAL語句；

COMPONENT語句；

FUNCTION語句；

SUBPROGRAM語句；

END

程序包名；

——用來定義數(shù)據(jù)類型——用來定義子類型

——用來定義常數(shù)

——用來定義信號(hào)

——用來定義元件

——用來定義函數(shù)

——用來定義子程序

10VHDL語言的庫、程序包及配置

【例4.1】定義程序包。

PACKAGEmy_pkgIS

TYPEbyteIS

RANGE0TO255；

SUBTYPEnibyteISbyteRANGE0TO15；

CONSTANTbyte_ff:

bcd:=255；

SIGNALaddend:nibabc；

COMPONENTbyte_adder

PORT(a,b:INbyte；c:OUTbyte；overflow:OUTBOOLEAN)；

ENDCOMPONENT；

FUNCTIONmy_fun(a:INbyte)RETURNbyte；

ENDmy_pkg；

程序清單：--程序包首，程序包名為my_pkg--

定義數(shù)據(jù)類型,byte的范圍0~255--定義子類型nibyte--定義常數(shù)byte_ff--定義信號(hào)addend--定義元件byte_adder--定義函數(shù)my_fun11

用來描述已在程序包首中定義過的元件和子程序的內(nèi)容。

VHDL語言的庫、程序包及配置

2.程序包體

一般格式：

PACKAGEBODY

程序包IS

程序包體說明

END

程序包名；

程序包體說明可以是USE語句、子程序定義、子程序體、數(shù)據(jù)類型說明、子類型說明和常數(shù)說明等。12

常用的預(yù)定義的程序包有：

VHDL語言的庫、程序包及配置

3.VHDL常用的程序包

①

STD_LOGIC_1164

②

STD_LOGIC_ARITH

③

STD_LOGIC_UNSIGNED和STD_LOGIC_SIGNED

④STANDARD和TEXTIO13

配置是將特定的結(jié)構(gòu)體與一個(gè)確定的實(shí)體相關(guān)聯(lián)，為大型系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供管理和工程組織。

配置是設(shè)計(jì)實(shí)體VHDL語言描述的組成部分之一，但不是必不可少的。常用來描述層與層之間、實(shí)體與結(jié)構(gòu)體之間的連接關(guān)系。

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4.3配置

配置可分為三種類型：

●默認(rèn)配置

●元件配置

●結(jié)構(gòu)體配置

14

默認(rèn)配置是一種最為簡單的配置，當(dāng)設(shè)計(jì)實(shí)體中不含有任何其他元件和塊語句時(shí)，可以使用默認(rèn)配置。

VHDL語言的庫、程序包及配置

1.默認(rèn)配置

基本格式：

CONFIGURATION

配置名OF

實(shí)體名IS

FOR

選配結(jié)構(gòu)體名；

ENDFOR；

END

配置名；

15

LIBRARYIEEE；

USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL；

ENTITYCOUNTERIS

PORT(CLK,CLR:INSTD_LOGIC；

Q:OUTINTEGER)；

ENDCOUNTER；VHDL語言的庫、程序包及配置【例4.2】設(shè)計(jì)兩個(gè)計(jì)數(shù)位寬分別為4位和8位的計(jì)數(shù)器。

設(shè)兩個(gè)計(jì)數(shù)器具有相同的功能和外部結(jié)構(gòu)，只是計(jì)數(shù)位寬不同。用一個(gè)計(jì)數(shù)器實(shí)體來實(shí)現(xiàn)兩個(gè)不同結(jié)構(gòu)體的配置。

程序清單：

計(jì)數(shù)器的實(shí)體

16VH煉DL語言對(duì)的庫謝、程欠序包愁及配及置【例4.秒2】設(shè)計(jì)乓兩個(gè)嫌計(jì)數(shù)鞋位寬廉分別隊(duì)為4位和8位的平計(jì)數(shù)菠器。程序逝清單戀：AR涼CH錢IT期EC壁TU言RECO賊UN繪T4OFCO羨UN嗎TE鴉RISBE谷GI鹽NPR殊OC訪ES黎S(C半LK黎)VA主RI閃AB砌LEQQ蝴:懂IN丑TE作GE身R:抬=0；BE喂GI傘NIFCL拜R=啊'0老'TH縣ENQQ掙:=0；EL討SI訊F(C恢LK薦'袋EV炎EN吳TAN漲DCL巴K=壤'1座')TH肚ENIFQQ得=1堪5TH盤ENQQ偵:=0；EL留SEQQ賴:=QQ域+1；EN饒D呀I防F；EN吹D泥I掙F；Q<=QQ；EN尋D宣P纖RO車CE掃SS；EN覆DCO攤UN長T4；計(jì)數(shù)目器CO房誠UN顫T4的結(jié)縱構(gòu)體17VH割DL語言這的庫供、程獅序包召及配狡置【例4.出2】設(shè)計(jì)盈兩個(gè)巡壽計(jì)數(shù)涌位寬呆分別恒為4位和8位的匪計(jì)數(shù)等器。程序呈清單供：AR底CH址IT李EC減TU詠RECO壺UN齊T8OFCO習(xí)UN懂TE墊RISBE幟GI籮NPR棚OC拋ES犯S(C遺LK爛)VA濟(jì)RI啟AB膊LEQQ油:膽IN堪TE捧GE黎R:嘉=0；BE棉GI妥NIFCL剝R=廁'0趨'TH爐ENQQ梳:=0；EL無SI真F(C五LK如'錢EV挨EN望TAN掠DCL想K=懸'1渠')TH召ENIFQQ濫=2港55TH徹ENQQ滲:=0；EL潑SEQQ每:=QQ深+1；EN談D墊I你F；EN屬D窮I覺F；Q<=QQ；EN以D依P坡RO晴CE寫SS；EN啦DCO市UN拾T8；計(jì)數(shù)倆器CO援UN胞T8的結(jié)們構(gòu)體18VH裁DL語言聽的庫避、程獵序包恨及配菌置【例4.巷2】設(shè)計(jì)肉兩個(gè)去計(jì)數(shù)亡位寬永分別譽(yù)為4位和8位的巖計(jì)數(shù)豎器。程序加清單漢：CO糕NF咱IG逗UR浙AT壟IO規(guī)NCO分UN盛T_炮4OFCO庫UN厭TE臭RISFO須RCO茄UN楊T4EN候D沿F魔OR；EN侮DCO骨UN榮T_愛4；CO幟NF小IG齊UR朵AT濕IO夢(mèng)NCO紫UN久T_冬8OFCO客UN述TE秧RISFO休RCO胸UN轎T8EN率D鋤F皺OR；EN努DCO幣UN喘T_援8；計(jì)數(shù)仁器的帽配置19當(dāng)結(jié)美構(gòu)體冠中含西有多贊個(gè)引各用元滑件時(shí)歲，可守以采恥用元?dú)灱湫钪?，瞞以指習(xí)明引浪用元疫件的始具體摸位置兼。VH斃DL語言紗的庫玻、程騰序包宅及配厲置2.元件衛(wèi)配置格式察：CO咸N(yùn)F便IG榨UR舞AT責(zé)IO起N配置披名OF實(shí)體雀名ISFO栗R選配貸結(jié)構(gòu)筐體名FO渴R元件施例化挑標(biāo)號(hào):元件吊名US招E嚴(yán)CO拌NF講IG小UR視AT少IO億N庫名.元件劇配置醉名；或US注E際E剃NT膠IT否Y庫名.實(shí)體妖名（型結(jié)構(gòu)六體名芬）；EN懼D濫F胞OR；…EN臘D屑F府OR；EN步D配置惱名；20CO縮慧NF評(píng)IG蘇UR貢AT兆IO賢Nmu英x_仙c責(zé)fgOFmu海x2抓1ISFO董Rst富ru事ct接ur爛eFO暖RU2，U3叨:植a貪nd鹿2US惕ECO怪NF算IG策UR說AT兼IO頓N擇W素OR茫K.細(xì)an讓d2止_c守fg；EN蓬D既F烘OR；FO渡RU4粗:爽o像r2US烤ECO阻NF夢(mèng)IG齊UR犁AT吐IO指N燃W越OR漂K.盲or悠2_培cf燃g；EN捎D工F捆OR；EN份D雷F活OR；EN朝Dmu扛x_盜c集fg；VH進(jìn)DL語言揉的庫憑、程盼序包搖及配詞置【例4.項(xiàng)3】給例5.墳3.漫3中的傘二選券一數(shù)您據(jù)選騎擇器凈進(jìn)行柔元件帽配置屢。程序賽清單肝：21結(jié)構(gòu)飾體配床置與呈元件脾配置商具有管相同欠的特傍征，尤都是繼對(duì)結(jié)勾構(gòu)體小中所肚引用僑