文档介绍：课程论文( FPGA 原理与应用) 题目硬件描述语言概述专业滨江信息工程 2009 级学生姓名朱鹏学号 20092309011 得分提交时间: 2012 年5月29日 1 前言现在, 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倾向于与系统设计和软件设计结合。硬件描述语言为适应新的情况, 得到迅速发展, 出现了很多新的硬件描述语言, 像 Superlog 、 SystemC 、 Cynlib C++ 等。一. 概述 1. 定义硬件描述语言是一个描述工具,其描述对象就是待设计电路系统的逻辑功能、实现该功能的算法、选用的电路结构以及其他各种约束条件等。其英文缩写为 HDL ( Hardware Description Language )。 2. HDL 语言的特点 HDL 与计算机软件语言虽然都属于软件语言,但二者各有特点。软件是相对于硬件而言的。计算机软件包括机器运行所需要的各种程序及其有关资料, 例如汇编程序、编译程序、操作系统、诊断程序、控制程序、专用程序包、程序库程序、数据管理系统、各种维护使用手册、程序说明和框图等。软件是计算机在日常工作中不可缺少的, 它可以扩大计算机的功能和提高计算机的效率, 是计算机系统的组成部分。 HDL 是为数字电路的建模和模拟(simulation) 而制定的, 是一种面向模拟、针对硬件的语言。它的语法中有许多方面均考虑到模拟与硬件的因素, 包括 VHDL 的硬件相关结构、并发特征和混合级描述以及混合级模拟。(1) HDL 中的硬件相关结构 HDL 具有许多与数字电路结构直接相关的概念,其中最主要的是元件(component) ,它是数字硬件结构—" 黑盒"或" 模块" 的抽象。 VHDL 中的元件由实体和结构体两部分共同描述完成。(2)VHDL 的并发性计算机软件程序一般按书写的顺序依次执行,而 HDL 却具有并发性。 HDL 的并发性体现在两个方面,首先在使用 HDL 进行数字电路设计时存在并发性,即 HDL 支持设计分解, 可使被分解的各个子部分的设计并行完成。一个模型的设计主要由 3 部分组成: 元件库部分— USE 说明区: 实体部分—确立模型与环境的接口; 结构体部分—描述元件的行为或功能,为模型生成测试向量,并捕获模型输出信号状态以供分析。 2 二. HDL 的程序结构 HDL 程序至少由实体(entity) 和结构体(architecture) 两部分组成。 HDL 采用结构程序的设计原理, 其主要思想是在实体中定义一个芯片(IC) 或硬件电路模块的接口, 同时隐去它的内部细节。因此, 实体是 HDL 的硬件抽象,它表示具有明确的输入、输出的硬件设计的一部分。同时,结构体指定设计实体输入和输出之间的行为、逻辑关系或功能, 并且可以采用行为风格、数据流风格、结构化风格或 3 种风格的混合形式进行描述。例 5-1 是用 HDL 设计的二选一选择器的程序。总之, 实体和结构体是一个 HDL 文件的最基本的部分。【例 5-1 】二选一选择器的 VHDL 程序 library ieee; use ; entity mux21 is port( a,b:in std_logic; s:in std_l