硬件描述语言概述
VHDL语言介绍
VHDL语言介绍VHDL（VHSIC Hardware Description Language）是一种硬件描述语言，用于描述数字电路的结构和行为。
它是一种高级编程语言，用于描述数字系统中的硬件功能。
VHDL是一种被广泛应用于数字系统设计的硬件描述语言，它可以用于描述数字系统的结构和功能，并且允许进行仿真、综合和验证。
VHDL最初是由美国国防部（DoD）为了应对不同供应商生产的不同硬件之间互通性的问题而开发的。
它提供了一种用于描述数字电路的方法，可以在不同供应商的工具之间进行交换。
VHDL已成为一种行业标准，在数字系统设计领域被广泛应用。
VHDL的语法类似于Ada编程语言，它使用关键字、运算符和数据类型来描述数字系统中的硬件元素。
VHDL中的关键概念包括实体（entity）、架构（architecture）和过程（process）。
实体描述了数字系统的接口和功能，架构描述了数字系统的内部结构和行为，而过程描述了数字系统中的操作和控制。
VHDL主要有两种用途，一是用于模拟和验证数字系统的功能，二是用于综合数字系统的设计，生成实际的硬件电路。
在模拟和验证阶段，设计师可以使用VHDL描述数字系统的功能，并通过仿真工具对其进行验证。
在综合阶段，设计师可以使用VHDL描述数字系统的结构，并通过综合工具生成对应的硬件电路。
VHDL的优点在于其强大的表达能力和灵活性。
设计师可以使用VHDL描述各种复杂的数字系统，包括处理器、通信接口、存储器等。
VHDL还提供了丰富的数据类型和运算符，使设计师可以轻松地描述数字系统中的各种操作。
除了描述数字系统的结构和行为，VHDL还提供了丰富的标准库和模块化编程的方法。
设计师可以使用标准库中提供的各种功能模块来加速开发过程，并且可以将自己设计的模块封装成库以便重复使用。
VHDL还支持面向对象的设计方法，设计师可以使用面向对象的技术来组织和管理复杂的数字系统。
通过使用面向对象的方法，设计师可以将数字系统分解成多个模块，每个模块都有自己的接口和功能，并且可以通过继承和复用来简化设计过程。
电子设计中的硬件描述语言与FPGA设计研究与应用
基于SystemC的嵌入式系统设计
总结词
探讨了基于SystemC的嵌入式系统设计的优势和应用场景，包括系统建模、仿真验证、硬件实现等。
详细描述
在嵌入式系统设计中，使用SystemC语言进行系统建模和仿真验证，可以大大提高设计效率和准确性。通过 SystemC的硬件描述和仿真功能，可以方便地进行系统级验证和调试。最后将设计实现到FPGA上，完成整个嵌 入式系统的设计和验证。
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THANKS
Verilog：Verilog是另一种广泛使用的硬件描述语言，它具有简洁的语法和强Verilog：SystemVerilog是Verilog的扩展，增加了面向对象的设计方法和更强 的验证功能，广泛应用于IC设计和验证。
硬件描述语言在电子设计中的重要性
硬件描述语言定义
硬件描述语言（HDL）是一种用于描 述数字电路和系统的语言，它使用文 本形式来描述电路的结构和行为。
HDL通过高级抽象的方式，将电路设 计中的细节进行抽象，使得设计者能 够更加关注于电路的功能和结构，而 不是具体的实现细节。
常见硬件描述语言
VHDL（VHSIC Hardware Description Language）：VHDL是最早的硬件描述语言 之一，被广泛应用于数字电路设计和FPGA开发。
寄存器传输级描述
寄存器传输级描述是一种更具体的描述方式 ，它关注电路中寄存器和信号的传输。
它使用更低级别的语言来描述电路的细节， 例如使用Verilog或VHDL的组合逻辑和时序 逻辑模块进行描述。
寄存器传输级描述可以用于生成测试平台和 验证电路的功能正确性。
物理级描述
01
物理级描述是一种最具体的描述方式，它关注电路的物理 实现和布局。
硬件描述语言简介(ppt 68页)
4选1数据选择器实例之一
数的表示方法
整型常量
decimal, hexadecimal, octal or binary format. 两种表达方法
简单的十进制数. 10,9,156. <位宽（可选）> <'进制><0-9 and a to f（hexadecimal）>
attention!
下面是MUX的结构级描述，采用Verilog基本单元(门)描述。描 述中含有传输延时。
module mux21(out, a, b, sl); input a, b, sl; output out;
not u1 (nsl, sl ); and #1 u2 (sela, a, nsl); and #1 u3 (selb, b, sl); or #2 u4 (out, sela, selb); endmodule
七段数码管译码器及仿真研究
Decoder0
D3
D2
IN[3..0] OUT[15..0]
WideOr10
D1
g
D0
DECODER
WideOr8 f
WideOr6 e
WideOr4 d
b~0 b
a~0 a
c
q1~reg0
q2~reg0
PRE
PRE
d
D
Q
D
Q
q2
clk
ENA
ENA
CLR
第九章 硬件描述语言简介
Verilog HDL
HDL的含义
Hardware Description Language
Verilog HDL与其他HDL比较
Verilog HDL —“告诉我你想要电路做什么，我给你提供能 实现这个功能的硬件电路”
硬件描述语言
硬件描述语言硬件描述语言（HardwareDescriptionLanguage，HDL），是一种特殊的编程语言，旨在帮助设计人员（称作HDL程序员）创建电子系统的软硬件。
它支持现在最先进的电子系统，并能够提供开发方案，以更快地实现目标，更有效地使用更少的资源，并且更稳定地完成任务。
HDL是一种高级程序设计语言，由若干种编程语言构成，其中包括Verilog，VHDL, SystemVerilog等。
HDL语言描述技术主要用于描述单片机或模拟集成电路（IC）中的复杂电路结构和功能。
它以硬件参数、原语和结构描述为基础，能够描述逻辑系统的底层电路，比如门逻辑、触发器、多路选择器、比较器等。
HDL具有许多优点，能够极大地降低电路设计的困难程度，同时简化设计的复杂性和过程，可以提高设计效率和提升最终产品的性能。
HDL提供方便的调试和测试功能，可以支持电路设计过程管理，减少产品设计和开发的工作量。
此外，HDL能够提供标准、可重用的描述，以及可读性好的语法，可以显著简化设计过程。
HDL的另一个重要优点是，它可以帮助HDL程序员创建更复杂、更现代化的电路设计，而不需要编译器和其它复杂的程序设计开发工具。
HDL可以提供电路设计过程中所需的所有功能，包括定义电路功能，输入输出管理，系统级构建，网络结构，状态机控制，信号处理，数据传输等。
它还利用可视化技术以及带有标准和完善的接口，能够更快地识别和定位问题，大大降低了调试产品的时间。
HDL的另一个优点在于，它具有许多可扩展性，无需为每个项目开发新的硬件。
HDL能够有效地管理工厂现有的系统设计，例如将新的硬件模块添加到已有的电路框架中，并且能够有效地利用已有的硬件，尽可能减少更改硬件布局的时间。
当今，HDL已经成为电子行业中最专业化的编程语言，并被广泛应用于微处理器、嵌入式系统、数字信号处理（DSP）、模拟信号处理（ASP）、网络交换、存储器系统，以及其它领域。
HDL在加速设计过程、改善产品质量、减少产品成本方面十分有用，是现今许多企业进行电子产品设计的重要工具。
硬件描述语言
系统级描述语言（SLDL）
18
9
1.3
（1） System C
System C （IEEE1666）由一组描述类库和一个包含仿真核的库组成。 在用户的描述程序中，必须包括相应的类库，可以通过通常的ANSI C++编 译器编译该程序。System C提供了软件、硬件和系统模块。用户可以在不 同的层次上自由选择，建立自己的系统模型，进行仿真、优化、验证、综 合等等。
2. 行为设计
用HDL语言描述系统数学模型
3. 功能仿真
仿真的目的是验证；行为级仿真以验证给定的行为描述是否能够实现所 需的功能
6
3
1.1
4. 逻辑综合
目的是转化与优化，将RTL级HDL代码映像到具体的综合库上加以实现。 实现逻辑综合的前提是有逻辑综合库（已含有门级延时、单元面积、 扇入扇出系数等工艺参数）。逻辑综合与优化的约束条件：速度，面 积，工艺，功耗，负载，电路的编程资源。
3
1.1
二.电子系统设计方法的发展
随着电路规模的增大，计算机辅助设计手段在集成电路设计中起着越 来越重要的作用
手工设计
CAD（Computer Aided Design） CAE（Computer Aided Engineering） 设计后端工具，如提供PCB、 布局布线、芯片版图绘制等 设计前端工具，如仿真工具， 综合工具等 包括上述的CAD、CAE工具 系统级的抽象描述，混 合仿真工具
13
1.2
4. 其它HDL
ABEL-HDL －－早期的硬件描述语言。 从早期可编程逻辑器件（PLD)的设计中发展而来。 AHDL－－(Altera HDL) 是ALTERA公司发明。特点是非常易学易用。 它的缺点是移植性不好，通常只用于ALTERA自己的开发系统。
hdl硬件描述语言
hdl硬件描述语言
HDL是Hardware Description Language的缩写，即硬件描述语言。
它是一种用于描述数字电路的语言，包括了数字电路的功能、结构和行为等方面。
HDL 通常用于设计和模拟数字电路，以帮助工程师更好地理解数字电路的功能和性能，并在设计电路时提供一种有效的工具。
在HDL中，通常使用的是高级语言来描述电路的功能和行为，比如Verilog和VHDL。
这些语言提供了一些强大的特性，如模块化设计、层次结构、波形仿真等，使得电路的设计和测试变得更加高效、方便和准确。
HDL的设计流程通常包括以下几个步骤：首先，需要将所需的电路功能转化为模块化的设计，比如将复杂的电路分解为多个子模块；其次，需要使用HDL语言编写每个模块的描述，包括模块端口定义、内部逻辑和功能描述等；接下来，需要进行波形仿真以验证电路的功能和性能；最后，需要将HDL代码转化为实际的硬件电路，比如使用FPGA或ASIC等技术将代码烧入硬件芯片中。
总之，HDL是一种用于描述数字电路的语言，它可以帮助工程师更好地理解和设计数字电路，提高电路设计和测试的效率和准确性。
5-硬件描述语言
VHDL结构定义的语法
architecture architecture-name of entity-name is type declarations signal declarations constant declarations function definitions procedure definitions component declarations begin concurrent-statement ••• concurrent-statement end architecture-name;
and or nand nor xor xnor not
与 或 与非 或非 异或 异或非 非
mod(7,2)= 1
rem(7,2)= 1
mod(9,3)= 0
mod(5,-2)= -1
mod(X,0)= X
rem(5,-2)= 1
mod(X,X)= 0
类型和常量声明的语法
典型VHDL程序中常用的类型是用户自定义类型，其中 最常用的是枚举类型，通过列举该类型的值来定义。
子类型 例子:
subtype subtype subtype subtype
twoval_logic is std_logic range „0‟ to „1‟; fourval_logic is std_logic range „X‟ to „Z‟; negint is integer range -2147483647 to -1; bitnum is integer range 31 downto 0;
Cout
实体声明
例子: 全加器
A B 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 1 1 0 1 1
VHDL与硬件描述语言
VHDL与硬件描述语言VHDL（VHSIC Hardware Description Language）是一种硬件描述语言，被广泛应用于数字电路和系统的设计、仿真和验证中。
本文将介绍VHDL的基本概念、语法和应用，以及其在硬件设计中的重要性和优势。
一、VHDL的基本概念与语法VHDL是由美国国防部下属的VHSIC（Very High Speed Integrated Circuits）计划发起的硬件描述语言标准化工作中发展起来的，它源于Ada语言，并在此基础上进行了修改和扩展。
VHDL采用了面向对象的设计思想，通过描述硬件的结构和行为，实现了对数字系统的高层次抽象。
VHDL的基本元素包括实体（entity）、结构（architecture）和配置（configuration）。
实体定义了模块的接口和信号，结构描述了模块内部的组织和连接关系，配置用于将不同实体和结构进行绑定。
此外，VHDL还提供了丰富的数据类型、控制结构和函数库，以支持复杂的逻辑运算和算术操作。
VHDL代码的编写需要遵循一定的语法规则，如正确使用关键字、语句结束符号等。
此外，注释和缩进等规范的使用可以提高代码的可读性和可维护性。
二、VHDL的应用1. 数字电路设计VHDL在数字电路设计中被广泛应用，通过使用VHDL语言，设计人员可以描述和验证各种数字逻辑电路，包括组合逻辑电路和时序逻辑电路。
借助VHDL仿真工具，可以进行功能仿真、时序仿真和行为仿真，验证设计的正确性和性能。
2. 系统级设计除了用于电路级设计，VHDL还可以用于系统级设计。
通过对模块的整合和功能描述，可以搭建更为复杂的系统，并在此基础上进行仿真和验证。
VHDL支持高级抽象和层次化设计，使得系统级设计更加灵活和可重用。
3. ASIC和FPGA设计VHDL在应用特定的集成电路（ASIC）和现场可编程门阵列（FPGA）的设计中，具有非常重要的地位。
ASIC是在集成电路制造厂中进行定制化设计和生产的芯片，而FPGA则是可以在现场进行编程和配置的可重构芯片。
vhdl硬件描述语言
vhdl硬件描述语言VHDL 是一种硬件描述语言，用于描述数字电路和系统。
它是一种结构化的、过程化的编程语言，其语法和结构类似于 C 和 C++ 等编程语言。
VHDL 的设计流程包括以下几个方面:1. 确定设计需求和目标：在开始设计之前，需要明确设计的需求和目标，例如设计一个数字电路、一个控制系统或者一个通信系统。
2. 理解设计需求：在明确设计需求之后，需要对设计需求进行深入的理解，例如设计的功能、性能、可靠性、功耗等方面的需求。
3. 描述设计：使用 VHDL 语言对设计进行描述，包括电路的逻辑结构、时序、信号描述等方面。
4. 仿真和验证：使用仿真工具对设计进行模拟和验证，以确保设计的正确性和可靠性。
5. 综合：将 VHDL 代码转换为 IP 核或者硬件描述器，以便实现最终的硬件实现。
6. 调试：对设计进行调试，以便解决设计中的问题，进一步提高设计的可靠性和性能。
VHDL 的主要特点包括:1. 结构化的语法:VHDL 采用了结构化的语法结构，可以使用类、模块、接口等概念对设计进行组织和管理。
2. 描述方式的多样性:VHDL 可以使用 Verilog 和 VHDL 的语法来描述设计，同时也可以使用结构化、过程化、面向对象等描述方式。
3. 支持数字电路和系统的设计:VHDL 是一种面向数字电路和系统的设计语言，可以用于设计数字电路、控制系统、通信系统等。
4. 高度可读可维护性:VHDL 的语法结构简洁明了，易于理解和维护，同时也易于编写和调试。
VHDL 作为一种硬件描述语言，其主要目的是用于描述数字电路和系统的设计，并且可以实现硬件的实现和验证。
在数字电路和系统的设计过程中，VHDL 可以作为一种重要的工具和技术被广泛应用。
硬件描述语言及器件2(侯伯亨版)
硬件描述语言发展历程
1980年代
第一个HDL，即VHDL诞生。
1990年代
Verilog成为另一种广泛使用的 HDL。
2000年代至今
随着FPGA和ASIC设计复杂性的 增加，HDL在数字电路设计中占 据越来越重要的地位。
硬件描述语言应用领域
集成电路设计
用于描述数字集成电路的行为和结构。
系统级设计
述组合逻辑电路和时序逻辑电路，使得设计者能够更方便地描述电路的行为和功能。
结构建模
总结词
结构建模关注电路的物理结构和组成，使用实例化语句来描述。
详细描述
结构建模是一种基于物理结构的硬件描述方法。它关注电路的物理结构和组成，使用实例化语句来描述电路的各 个组成部分。这种方法使得设计者能够更清晰地表达电路的结构和组成，并且方便地实现电路的模块化和复用。
仿真和测试
Verilog支持仿真和测试，使得设计者能够验证电路的正确性和性能。
可移植性
Verilog代码可以在不同的EDA工具和平台上使用，提高了设计的可 移植性。
模块化设计
Verilog支持模块化设计，使得复杂系统可以被分解为较小的模块， 提高了设计的可维护性和可重用性。
Verilog语言基本结构
混合建模
总结词
混合建模结合了行为建模和结构建模的方法，通过使用不同的建模方法来描述不同的电路部分。
详细描述
混合建模是一种综合使用行为建模和结构建模的方法。它可以根据不同的电路部分选择不同的建模方 法，以实现更全面、更准确的硬件描述。混合建模能够充分发挥行为建模和结构建模的优势，使得设 计者能够更灵活地描述复杂的电路系统。
05
硬件描述语言应用实例
VHDL应用实例
vhdl硬件描述语言课件
通信系统
VHDL可用于设计通信系统中的协议和通信 协议处理器。
计算机体系结构
使用VHDL可以设计和分析计算机体系结构 中的各种模块和组件。
嵌入式系统
嵌入式系统的开发通常使用VHDL进行硬件 描述和模拟。
VHDL的优势
1 可靠性
VHDL的严格类型检查和静态分析使得设计更可靠、更易于维护。
VHDL的数据类型
VHDL支持多种数据类型，包括标量类型、数组类型、记录类型和文件类型。不同的数据类型用于描述 和操作不同的电路信号和数据。
VHDL的运算符和控制结构
VHDL提供了丰富的运算符和控制结构，用于对信号和数据进行处理和操作。这些运算符和控制结构使 得电路设计更加灵活和高效。
2 可复用性
VHDL支持模块化设计，使得设计和开发过程更加高效和可复用。
3 可扩展性
VHDL可以轻松地扩展到更复杂的电路设计，适应不断变化的需求。
VHDL的基本语法
VHDL的基本语法包括实体(en t i t y)声明、体(arch i t ec t u re)声明、信号(si g nal)声明和过程(p r o cess)声明。 这些语法元素用于描述和定义电路的行为和结构。
DL的历史
1
1 981 年
VHDL的早期设计由美国国防部开始开
1987年
2
发，旨在统一不同厂商的硬件描述语 言。
美国电子工程师协会（IEEE）正式发
布了VHDL的第一个标准。
3
1 993 年
国际电工委员会（IEC）将VHDL作为 国际标准（IEC 61691）。
VHDL的应用领域
集成电路设计
硬件描述语言简介
第一节 硬件描述语言简介
概述
Verilog HDL简介
用Verilog HDL描述逻辑电路的实例
1
推出 下页 总目录
第一节 硬件描述语言简介
一、概述
随着半导体技术的发展，数字电路已经由中小规模 的集成电路向可编程逻辑器件（PLD)及专用集成电路 （ASIC）转变。 数字电路的设计手段也发生了变化，由传统的手工 方式逐渐转变为以EDA工具作为设计平台的方式。 硬件描述语言（HDL）就是设计人员和EDA工具之 间的一种界面。
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第一节 硬件描述语言简介
3. 模块的两种描述方式 （1）行为描述方式 行为描述方式通过行为语句来描述电路要实现的功 能，表示输入与输出间转换的行为，不涉及具体结 构。 （2）结构描述方式
结构描述方式是将硬件电路描述成一个分级子模块 相互连接的结构。通过对组成电路的各个子模块间 相互连接关系的描述，来说明电路的组成。 各个模块还可以对其他模块进行调用，也就是模块 的实例化。其中调用模块成为层次结构中的上级模 块，被调用模块成为下级模块。
词法符号的类型有空白符、注释、操作符、数字、 字符串、标识符和关键字等，从形式上看和 C 语言 有许多相似之处。
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第一节 硬件描述语言简介
1. 基本程序结构
Verilog HDL 语言采用模块化的结构，以模块集合 的形式来描述数字电路系统。模块对应硬件上的逻辑 实体，描述这个实体的功能或结构，以及它与其他模 块的接口。
VHDL和Verilog HDL是目前两种最常用的硬件描 述语言。
除了这两种最流行的硬件描述语言外，随着系统级 FPGA以及系统芯片的出现，软硬件协调设计和系统 设计变得越来越重要。传统意义上的硬件设计越来越 趋向于与系统设计和软件设计相结合。
什么是硬件描述语言
什么是硬件描述语言什么是硬件描述语言，你知道吗?今天就让店铺来教下大家吧，快来看看吧，希望能让大家有所收获!什么是硬件描述语言硬件描述语言HDL是一种用形式化方法描述数字电路和系统的语言。
利用这种语言，数字电路系统的设计可以从上层到下层(从抽象到具体)逐层描述自己的设计思想，用一系列分层次的模块来表示极其复杂的数字系统。
然后，利用电子设计自动化(EDA)工具，逐层进行仿真验证，再把其中需要变为实际电路的模块组合，经过自动综合工具转换到门级电路网表。
接下去，再用专用集成电路ASIC或现场可编程门阵列FPGA自动布局布线工具，把网表转换为要实现的具体电路布线结构。
硬件描述语言的概述随着EDA技术的发展，使用硬件语言设计PLD/FPGA成为一种趋势。
目前最主要的硬件描述语言是VHDL和Verilog HDL。
VHDL发展的较早，语法严格，而Verilog HDL是在C语言的基础上发展起来的一种硬件描述语言，语法较自由。
VHDL和Verilog HDL两者相比，VHDL的书写规则比Verilog烦琐一些，但verilog自由的语法也容易让少数初学者出错。
国外电子专业很多会在本科阶段教授VHDL,在研究生阶段教授verilog。
从国内来看，VHDL的参考书很多，便于查找资料，而Verilog HDL的参考书相对较少，这给学习Verilog HDL带来一些困难。
从EDA技术的发展上看，已出现用于CPLD/FPGA设计的硬件C语言编译软件，虽然还不成熟，应用极少，但它有可能会成为继VHDL和Verilog之后，设计大规模CPLD/FPGA的又一种手段。
硬件描述语言的结构硬件描述语言的优点(1)与其他的硬件描述语言相比，VHDL具有更强的行为描述能力，从而决定了他成为系统设计领域最佳的硬件描述语言。
强大的行为描述能力是避开具体的器件结构，从逻辑行为上描述和设计大规模电子系统的重要保证。
(2)VHDL丰富的仿真语句和库函数，使得在任何大系统的设计早期就能查验设计系统的功能可行性，随时可对设计进行仿真模拟。
《硬件描述语言》课件
嵌入式系统设计
系统集成
在嵌入式系统设计中，硬件描述语言可以用于集成各种硬 件和软件组件，如处理器、存储器、外设接口等。这有助 于提高系统的可靠性和性能。
可定制性
通过使用硬件描述语言，可以根据具体的应用需求对嵌入 式系统进行定制和优化。这有助于缩短产品上市时间和降 低成本。
低功耗设计
在嵌入式系统设计中，低功耗是一个重要的考虑因素。使 用硬件描述语言，可以帮助设计人员更好地优化系统的功 耗性能。
总结词
提高硬件工作效率的技术
VS
详细描述
流水线（Pipeline）设计技术是一种将一 个完整操作分解为多个独立、有序的阶段 ，并使这些阶段连续执行以提高效率的技 术。在硬件设计中，流水线技术可以将一 个复杂操作分解为多个简单操作，并行执 行，从而显著提高硬件的工作效率和性能 。
优化设计技巧
总结词
提高设计性能和降低成本的技巧
总结词
随着硬件设计复杂性的增加，高层次综合和抽象化设计成为硬件描述语言发展 的重要趋势。
详细描述
高层次综合允许设计师使用高级语言描述硬件行为，然后由综合工具自动转换 为低层次的门级网表。这种抽象化设计方法减少了设计细节的复杂性，提高了 设计效率。
可重用模块与IP核复用
总结词
可重用模块和IP核复用是硬件描述语言发展的另一个重要趋势。
Quartus II
Altera公司推出的FPGA设计软件，包括综合工具和实现工具，支 持VHDL和Verilog硬件描述语言。
Vivado
Xilinx公司推出的FPGA设计软件，包括综合工具和实现工具，支持 VHDL和Verilog硬件描述语言。
布局与布线工具
Mentor Graphics的IC Station
硬件描述语言第三讲 硬件描述语言概述
（3）编译 编译器会对HDL程序进行语法检查，还会产生用于仿
真的一些内部信息。
（4）功能仿真 HDL仿真器允许定义输入并应用到设计中，不必生成
实际电路就可以观察输出，此仿真主要用于检验系统功 能设计的正确性，不涉及具体器件的硬件特性。
（5）综合
利用综合器对VHDL代码进行综合优化处理， 生成门级描述的网表文件，这是将VHDL语言描述 转化为硬件电路的关键布骤。
➢ VHDL工作小组于1981年6月成立，提出了满足电子设 计要求的能够作为工业标准的HDL。
➢ 1983年，提出语言版本和开发软件环境。
➢ 1986年IEEE标准化组织开始工作，讨论VHDL语言标 准，于1987年12月通过标准审查，并宣布实施，即 IEEE STD 1076-1987[LRM87](VHDL’87)。
（6）适配
利用适配器将综合后的网表文件针对某一具体 的目标器件进行逻辑映射操作，包括底层器件配置、 逻辑分割、逻辑优化、布局布线等。此步骤将产生 多项设计结果：①适配报告，包括芯片内部资源的 利用情况、设计的布尔方程描述情况等；②适配后 的仿真模型；③器件编程文件。
（7）时序仿真 根据适配的仿真模型，可以进行时序仿真，仿真结
采用自顶向下(Top Down)的设计方法 系统中可大量采用ASIC芯片 采用系统早期仿真:
包括行为层仿真、RTL层仿真和门级层仿真 降低了硬件电路设计难度 主要设计文件是用HDL语言编写的源程序
HDL语言的种类
从20世纪60年代开始，为了解决大规模 复杂集成电路的设计问题，许多EDA厂商和 科研机构就建立和使用着自己的电路描述语 言，如：Data I/O公司的ABEL-HDL，Altera 公司的AHDL，Microsim公司的DSL，日本开 发的SFL语言和UDL/I等，这些语言一般都是 面向特定的设计领域和层次。
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2008-09~2008.12
短标识符(1)
短标识符 VHDL的短标识符是遵守以下规则的字符序列： (1) 必须以英文字母打头。 (2) 字符可以是大写、小写的数字(0～9)和下划线(_)。 (3) 下划线前后都必须有英文字母或数字。 (4) EEA工具综合、仿真时，短标识符不区分大小写。 一般地，对VHDL的保留字：ENTITY，ARCHITECTURE，END， BUS，USE，WHEN，WAIT ，IS…在程序书写时，一般要求大 写或黑体，使得程序易于阅读，易于检查错误。
硬件描述语言
VHDL概述及其开发环境
1 硬件描述语言的概念、地位、用途、优点 2 VHDL代码如何变成电路 3 VHDL程序框架（实体＋结构） 4 MAX＋plusII快速入门
2008-09~2008.12
1 硬件描述语言的概念、地位、用途、优点
Байду номын сангаас
概念：VHDL是VHSIC（Very High Speed Integrated Circuit） Hardware Descriptions Language的缩写，即超高速集成电路 的硬件描述语言。VHDL语言能够描述硬件电路的结构、行为与 功能。 历史：随着大规模专用集成电路ASIC(Application-specific IC)的开发和研制，为了提高开发的效率，增加已有成果的可继 承性，各ASIC研制和生产厂家相继开发了用于各自目的的硬件 描述语言。其中最有代表性的是美国国防部开发的VHDL语言。 Viewlogic公司开发的Verilog HDL以及ALTERA公司开发的AHDL 语言。VHDL硬件描述语言在1987年被接纳为IEEE 1076标准，并 且在1993年进行了扩展，修订为新的VHDL语言标准IEEE 1164， 1996年，IEEE 1076.3成为VHDL的综合标准。1995年，中国国家 技术监督局发布的《CAD通用技术规范》中也明确推荐采用VHDL 作为我国电子设计自动化硬件描述语言的国家标准。
2008-09~2008.12
VHDL语言设计硬件电路的优点（1.3） 1）设计技术齐全，方法灵活，支持广泛 2）系统硬件描述能力强 3）硬件描述语言VHDL可以与工艺无关地进行编程 4）语言标准、规范，易于共享和复用 5）可以仿真验证及优化 VHDL硬件描述语言与计算机软件语言的比较（1.4） 1）VHDL中的硬件相关结构 2）VHDL的并发性 3）VHDL与C++等高级语言比较
2008-09~2008.12
CPLD和FPGA比较
CPLD
内部结构 程序存储 资源类型 Product－term 内部EEPROM 组合电路资源丰富
FPGA
Look－up Table SRAM，外挂EEPROM 触发器资源丰富
集成度
使用场合 速度 其他资源 保密性
2008-09~2008.12
低
2008-09~2008.12
2 VHDL代码如何变成电路
代码是干什么用的？ 脚本，与编辑器无关，与语言无关 可编程逻辑器件的结构 门电路阵列，可以采用一定方法使门组装成不同功能的电路 数字电路中中小规模器件如何实现？（编码器（74LS148） 译码器（74LS154）比较器（74LS85）计数器（74LS193）等 CPLD和FPGA： 基于与或阵列结构的器件－－阵列型（PROM，EEPROM， PAL，GAL，CPLD，CPLD的代表芯片：Altera的MAX系列） 基于门阵列结构的器件－－单元型（FPGA）
2008-09~2008.12
通过电脑下载到器件
2008-09~2008.12
代码与电路
代码对应于逻辑 逻辑与器件结合产生功能电路 代码的重复代表电路的重复 电路是并行的，所以代码一定是并行的 逻辑的繁简对应代码的繁简
2008-09~2008.12
3 VHDL程序框架（实体＋结构）
2008-09~2008.12
VHDL工程的模块化特性
2008-09~2008.12
4 MAX＋plusII快速入门
软件的安装 源代码编辑 代码编译
注意1：指向当前工程，文件名与工程名要一致。 注意2：要选择器件，分配引脚。 注意3：任何“警告”都不能忽略。
代码仿真 下载
VHDL 语 言 有 两 个 标 准 版 ： VHDL’87 版 和 VHDL’93 版 。 VHDL’87 版 的 标 识 符 语 法 规 则 经 过 扩 展 后 ， 形 成 了 VHDL’93版的标识符语法规则。前一部分称为短标识符， 扩展部分称为扩展标识符。VHDL’93版含有短标识符和扩 展标识符两部分。
VHDL的程序至少由实体(entity)和结构体(architecture)两部分组成 实体的作用、结构体的作用
entity adder1 is port( a:in bit; b:in bit; s:out bit; co:out bit ); end adder1; --以上是半加器的实体 说明 architecture adder1_arch of adder1 is begin s<=a xor b; co<=a and b; end adder1_arch; --以上是半加器的结构体 定义
完成控制逻辑 慢 － 可加密
高
能完成比较复杂的算法 快 EAB，锁相环 一般不能保密
把代码转换为逻辑映像
设计输入
功能仿真
设计处理 时序仿真
下载编程
在线测试
综合和优化 优化：将逻辑化简，去除冗余项，减少 设计所耗用的资源 综合：将模块化层次化设计的多个文件 合并为一个网表，使设计层次平面化 映射 把设计分为多个适合特定器件内部逻辑 资源实现的逻辑小块的形式 布局与布线 将已分割的逻辑小块放到器件内部逻辑 资源的具体位置并利用布线资源完成各 功能块之间的连接 生成编程文件 生成可供器件编程使用的数据文件
2008-09~2008.12
第2讲： VHDL的基本元素
1 标识符 2 数据对象 3 数据类型 4 操作符 5 端口模式
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1 标识符
标识符规则是VHDL语言中符号书写的一般规则。不仅对电 子系统设计工程师是一个约束，同时也为各种各样的 EDA 工具提供了标准的书写规范，使之在综合仿真过程中不生 产生歧义，易于仿真。