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Hardware-Entwurf mit VHDL

Hardware-Entwurf mit VHDL

Hardware-Entwurf mit VHDL Prof. Dr.-Ing. Stefan Wolter Elektrotechnik und Informatik • Physikalische Größen: - VHDL erlaubt physikalische Größen, die aus einem Wert (in beliebiger Darstellung) und einer Einheit bestehen. - Der wichtigste physikalische Datentyp für digitale Schaltungen ist der Typ TIME. - Für den Typ TIME ist als Basiseinheit die Einheit Femtosekunde (fs) definiert. Aus der Basiseinheit sind in der Typendeklaration die Einheiten ps, ns, µs, ms, sec, min und hr abgeleitet. Beispiele: 0.34e-5 fs 10 ns 2.34E3 min • Einzelzeichen und Zeichenketten: - Einzelzeichen stehen in einfachen Hochkommas, z.B. ’e’, ’A’, ’*’, ’%’, ’ ’ ’ (case sensitiv). - Zeichenketten werden in doppelten Hochkommas eingeschlossen. Beispiele: ’’ Min Pulse Width Violation! ’’ ’’ ’’ -- auch leere Zeichenketten sind erlaubt ’’VHDL’’ oder ’’vhdl’’ -- Zeichenketten sind case sensitiv ’’A’’ -- Zeichenkette mit dem Element A entspricht nicht dem zugehörigen Einzelzeichen ’A’ - Bitbasierte Zeichenketten („bit strings“) sind Zeichenketten, die aus den Ziffern 0 bis 9 und den Buchstaben a (A) bis f (F), entsprechend dem hexadezimalen Ziffernsatz, bestehen. - b oder B kennzeichnet binäre Ziffern (Default). - o oder O kennzeichnet oktale Ziffern. - x oder X kennzeichnet hexadezimale Ziffern. Beispiele: ’’111001’’ -- binär ist Default b’’110_110’’ -- Unterstriche sind erlaubt o’’6210’’ -- oktale Zahl X’’C88’’ -- hexadezimale Zahl VHDL-GRUNDLAGEN 21

Hardware-Entwurf mit VHDL Prof. Dr.-Ing. Stefan Wolter Elektrotechnik und Informatik 2.4 Objekte und Datentypen • Objektklassen in VHDL: - Konstanten: Konstanten (Schlüsselwort CONSTANT) sind Objekte, denen nur einmal ein Wert zugewiesen wird und die über die gesamte Dauer einer Simulation bzw. Synthese konstant sind. - Variablen: Variablen (Schlüsselwort VARIABLE) sind Objekte, deren aktueller Wert gelesen und neu zugewiesen werden kann. Auf zeitlich zurückliegende Werte kann nicht zugegriffen werden (kein History-Mechanismus). - Signale: Signale (Schlüsselwort SIGNAL) können wie Variable jederzeit gelesen und neu zugewiesen werden. Im Gegensatz zu Variablen wird bei Signalen allerdings der zeitliche Verlauf gespeichert, so daß auch auf Werte in der Vergangenheit zugegriffen werden kann. Außerdem ist es möglich, für Signale einen Wert in der Zukunft vorzusehen. - Dateien: Dateien (Schlüsselwort FILE) bestehen aus Folgen von Werten. Auf Dateien kann über bestimmte I/O-Funktionen schreibend und lesend zugegriffen werden. • Datentypen in VHDL: - Bevor mit Objekten gearbeitet werden kann, muß festgelegt werden, welche Werte das Objekt annehmen kann. - Für diesen Zweck werden Datentypen eingesetzt, mit deren Hilfe die Wertebereiche definiert werden. - VHDL besitzt wenige, vorab definierte Datentypen, wie z.B. REAL oder INTEGER. - In VHDL können beliebige weitere Datentypen selbst definiert werden. - Datentypen werden in skalare Typen, Feldtypen und in zusammengesetzte Typen unterteilt. - Typdeklarationen können in Entity-, Architecture-, Block-, Process-, Function- und Procedure- Deklarationsteilen sowie in Packages und in Package Bodies auftreten. • Skalare ganzzahlige Typen („integer types“): - Skalare ganzzahlige Typen werden durch die Angabe von ganzzahligen Ober- und Untergrenzen des möglichen Wertebereichs deklariert. - Zur Definition des Wertebereichs gibt es die Schlüsselwörter RANGE, TO und DOWNTO. Der Wertebereich kann auch von einem anderen Typ abgeleitet werden. VHDL-GRUNDLAGEN 22

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