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Hardware-Entwurf mit VHDL

Hardware-Entwurf mit VHDL

Hardware-Entwurf mit VHDL Prof. Dr.-Ing. Stefan Wolter Kapitel 2 VHDL-Grundlagen 2.1 Einleitung VHDL: Very High Speed Integrated Circuits (VHSIC) Hardware Description Language Elektrotechnik und Informatik • VHDL wurde 1983 vom amerikanischen Department of Defense (DoD) initiiert und 1987 als IEEE-Standard 1076 genormt (1076-1987) • VHDL ist neben der Sprache Verilog die wichtigste HDL. • Revisionen des 1076-Standards (Jahresangabe hinter Bindestrich): - 1076-1993 (sehr viele Neuerungen gegenüber 1076-1987), - 1076-2002 (sehr wenig Neuerungen, hauptsächlich Fehlerbeseitigung), - 1076-2008 (sehr viele Neuerungen), offiziell am 26. Jan. 2009 publiziert, Integration in die Tools dauert noch, daher hier noch nicht behandelt • Erweiterung für Analog and Mixed-Signal: VHDL-AMS Standard IEEE 1076.1-1999. Anwendungen und Vorteile durch VHDL: - Unterstützung von hierarchischen Modellen in Verhaltens- und/oder Struktursicht, - Unterstützung der Logik-, RT- und Algorithmusebene, - Unterstützung von Top-down- und Bottom-up-Design-Methodik, - Simulierbarkeit in frühen Entwurfsphasen, - Technologie- und Herstellerunabhängigkeit sowie Wiederverwendbarkeit (IP, Design Re-use), - Untermenge der Sprache für die Synthese, - Selbstdokumentation. VHDL-GRUNDLAGEN 7

Hardware-Entwurf mit VHDL Prof. Dr.-Ing. Stefan Wolter Elektrotechnik und Informatik • Entity/ Architecture/ Configuration-Methodik: - In VHDL erfolgt eine strenge Trennung zwischen der Schnittstelle und der Funktion eines Modells. - Die Schnittstellendefinition wird mit der ENTITY-Deklaration vorgenommen. - Die Beschreibung der Funktion erfolgt mit der ARCHITECTURE-Deklaration. - Verschiedene Architekturen werden über eine CONFIGURATION-Anweisung ausgewählt. • Zusammenspiel von Entity, Architecture und Configuration: Eingänge Ein/Ausgänge Hauptkonfiguration: Wahl der Architektur Architektur 1: Strukturbeschreibung Subkonfiguration 1 Subkonfiguration 2 Subkonfiguration 3 Jedes instantiierte Element in der Architektur benötigt u.U. weitere Subkonfigurationen Entity (Schnittstellendeklaration) Architektur 2: Verhaltensbeschreibung ohne weitere Hierarchie Keine Subkonfiguration: Wahl der Architektur ausreichend Abbildung 2.1: Entity/Architecture/Configuration-Methodik Ausgänge Architektur 3: Gemischte Beschreibung (Verhalten/Struktur) Subkonfiguration 1 Subkonfiguration 2 - Durch Konfigurationen können für die Simulation verschiedene Varianten ausgewählt werden. Synthesemodelle haben immer nur eine Architektur, d.h. sie haben keine Konfigurationen. - Die Konfiguration ist davon abhängig, ob ein Verhaltensmodell, ein Strukturmodell, ein Block oder eine Komponente konfiguriert wird. VHDL-GRUNDLAGEN 8

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