Читать онлайн «Проектирование цифровых устройств с помощью языка описания аппаратуры VHDL: Учебное пособие»

ФЕДЕАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВНИЮ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЦИФРОВЫХ УСТРОЙСТВ С ПОМОЩЬЮ ЯЗЫКА ОПИСАНИЯ АППАРАТУРЫ VHDL Учебное пособие для вузов Составители: А. М. Бобрешов, А. В. Дыбой ВОРОНЕЖ 2007  2 Утверждено Научно-методическим советом физического факультета 6 марта 2007г. , протокол №3 Рецензент ассистент кафедры радиофизики к. ф. -м. н. Е. В. Литвинов Учебное пособие подготовлено на кафедре электроники физического факультета Воронежского государственного университета. Рекомендовано для студентов физического факультета Воронежского государственного университета всех форм обучения. Для специальности: (010801) – Радиофизика и электроника  3 Настоящее учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся на физическом факультете по специальности 013800 “Радиофизика и электроника”. Языки описания цифровой аппаратуры, в том числе VHDL, являются мощным средством для ускоренной разработки и верификации сложных цифровых схем и проектов. Постепенно вытесняя графические средства описания схем (так называемые схемотехнические редакторы), языки описания аппаратуры на порядок сокращают время разработки, делают процесс проектирования более “человеко-ориентированным” и похожим на процесс написания прикладных программ на языках высокого уровня, таких, как Паскаль. Одним из наиболее полезных свойств VHDL является возможность применения так называемого “функционального” описания, когда разработчик не конкретизирует структуру схемы, а лишь описывает ее поведение, то есть то, как она должна работать. Составление же самой электрической схемы возлагается на программу-компилятор, которая сегодня легко справляется с этой задачей. На сегодняшний день созрела и аппаратная база для применения VHDL. Современные доступные программируемые логические интегральные схемы (ПЛИС) имеют емкость в сотни тысяч эквивалентных логических вентилей, что может быть достаточно даже для реализации не очень сложного микропроцессора. Проектирование схем такой сложности с помощью традиционных схемотехнических редакторов требует больших сроков и чаще всего выполняется коллективами разработчиков. В то же время, применение современных средств проектирования, в первую очередь ориентированных на работу с языками описания аппаратуры, позволяет даже отдельным специалистам решать такого рода задачи в сжатые сроки. Поскольку в настоящее время доступны книги другие исчерпывающие источники информации по VHDL, данное пособие призвано дать лишь необходимый для начала самостоятельной работы объем знаний.  4 Содержание Введение ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . 5 Язык VHDL и примеры его использования ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . 7 Алфавит моделирования ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 13 Типы данных и декларации объектов... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 14 Предопределенные типы данных ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 16 Типы, вводимые пользователем... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 18 Сигналы и переменные.