Introducción al VHDL

1. VHDL: Lenguaje de Descripción Hardware Componentes Básicos del VHDL Sumario Circuitos Digitales II Introducción al Diseño Digital usando VHDL Fernando Aparicio Urbano Molano, Msc. 1 1 Departamento de Telemática Universidad del Cauca Marzo 2012 Fernando A. Urbano M. VHDL

2. VHDL: Lenguaje de Descripción Hardware Componentes Básicos del VHDL Sumario Índice 1 VHDL: Lenguaje de Descripción Hardware VHSIC VHDL Generalidades del VHDL Comentarios 2 Componentes Básicos del VHDL Componentes Básicos Entity (Entidad) La Arquitectura Architecture: Flujo de Datos Architecture: Comportamental Architecture: Estructural Architecture: Modelo Mixto Fernando A. Urbano M. VHDL

3. VHSIC VHDL: Lenguaje de Descripción Hardware VHDL Componentes Básicos del VHDL Generalidades Sumario Comentarios Índice 1 VHDL: Lenguaje de Descripción Hardware VHSIC VHDL Generalidades del VHDL Comentarios 2 Componentes Básicos del VHDL Componentes Básicos Entity (Entidad) La Arquitectura Architecture: Flujo de Datos Architecture: Comportamental Architecture: Estructural Architecture: Modelo Mixto Fernando A. Urbano M. VHDL

4. VHSIC VHDL: Lenguaje de Descripción Hardware VHDL Componentes Básicos del VHDL Generalidades Sumario Comentarios VHSIC 1981: DoD primeros lenguajes de descripción hardware bajo el programa VHSIC. Very High Speed Integrated Circuits. En 1983 tres compañías adquieren el contrato con el DoD para desarrollar una versión del lenguaje. Fernando A. Urbano M. VHDL

6. VHSIC VHDL: Lenguaje de Descripción Hardware VHDL Componentes Básicos del VHDL Generalidades Sumario Comentarios VHDL VHSIC Hardware Description Language Fue estandarizado por la IEEE en Diciembre de 1987. Actualizado y corregido en 1993 (IEEE Std 1076-1993). Permite la descripción en alto nivel del comportamiento del hardware, ya sea a nivel de comportamiento (behavior) o de registros (RTL). Especialmente útil en diseños muy complejos (criptoprocesadores, funciones DSP, procesadores de ADN, etc.) Fernando A. Urbano M. VHDL

8. VHSIC VHDL: Lenguaje de Descripción Hardware VHDL Componentes Básicos del VHDL Generalidades Sumario Comentarios Generalidades del VHDL Los objetos deben ser denidos (nombre y tipo) antes de ser usados, y las operaciones deben respetar estrictamente el tipo de operandos y resultados ( strongly typed). No diferencia entre mayúsculas y minúsculas, a excepción de los llamados extended identiers ( Case Insensitive). Dene alrededor de 97 palabras reservadas (keywords). Fernando A. Urbano M. VHDL

10. VHSIC VHDL: Lenguaje de Descripción Hardware VHDL Componentes Básicos del VHDL Generalidades Sumario Comentarios Comentarios Permite comentarios que comienzan con y terminan al nal de la línea: Esto es un comentario. Ejemplos: A= `1' Esto es un comentario de una línea completa. No hace nada. A = `1'; Esto es una asignación de la señal a con un comentario al nal. Esto es un comentario que me dará error porque pasa a la otra línea y el analizador de VHDL no entiende la segunda línea. Fernando A. Urbano M. VHDL

11. Componentes Básicos Entity (Entidad) VHDL: Lenguaje de Descripción Hardware La Arquitectura Componentes Básicos del VHDL Architecture: Flujo de Datos Sumario Architecture: Comportamental Architecture: Estructural Architecture: Modelo Mixto Índice 1 VHDL: Lenguaje de Descripción Hardware VHSIC VHDL Generalidades del VHDL Comentarios 2 Componentes Básicos del VHDL Componentes Básicos Entity (Entidad) La Arquitectura Architecture: Flujo de Datos Architecture: Comportamental Architecture: Estructural Architecture: Modelo Mixto Fernando A. Urbano M. VHDL

12. Componentes Básicos Entity (Entidad) VHDL: Lenguaje de Descripción Hardware La Arquitectura Componentes Básicos del VHDL Architecture: Flujo de Datos Sumario Architecture: Comportamental Architecture: Estructural Architecture: Modelo Mixto Componentes Básicos Una abstracción hardware de un sistema digital se llama entity (entidad). Una entidad X, cuando se usa en otra entidad Y, se convierte en un component (componente) para la entidad Y. Para describir una entidad, VHDL provee cinco diferentes tipos de constructores primarios, llamados unidades de diseño: Entity declaration (Entidad). Architecture body (Arquitectura). Conguración. Package declaration (Declaración del Paquete). Package body (Cuerpo del Paquete). Fernando A. Urbano M. VHDL

14. Componentes Básicos Entity (Entidad) VHDL: Lenguaje de Descripción Hardware La Arquitectura Componentes Básicos del VHDL Architecture: Flujo de Datos Sumario Architecture: Comportamental Architecture: Estructural Architecture: Modelo Mixto Entity (Entidad) Dene un nuevo componente, sus interconexiones de E/S y las declaraciones relacionadas. Describe el interfaz con el mundo exterior y las características comunes a todas las arquitecturas. Sintaxis: Una entidad especica las conexiones externas de un componente. Fernando A. Urbano M. VHDL

16. Componentes Básicos Entity (Entidad) VHDL: Lenguaje de Descripción Hardware La Arquitectura Componentes Básicos del VHDL Architecture: Flujo de Datos Sumario Architecture: Comportamental Architecture: Estructural Architecture: Modelo Mixto Architecture (Arquitectura) Describe el funcionamiento del dispositivo. Especica el comportamiento del componente, sus interconexiones y componentes internos. Tiene que compilarse para hacerlo funcional. La arquitectura puede ser modelada con diferentes niveles de abstracción. Los detalles internos de una entidad se especican por el cuerpo de una arquitectura usando cualquiera de los siguientes modelos: ujo de datos ( dataow), comportamental y estructural. Fernando A. Urbano M. VHDL

18. Componentes Básicos Entity (Entidad) VHDL: Lenguaje de Descripción Hardware La Arquitectura Componentes Básicos del VHDL Architecture: Flujo de Datos Sumario Architecture: Comportamental Architecture: Estructural Architecture: Modelo Mixto Flujo de Datos El ujo de datos a través de la entidad se expresa principalmente usando declaraciones de asignación de señales concurrentes. La estructura de la entidad no está explícitamente especicada en éste modelo, pero puede deducirse implícitamente. Fernando A. Urbano M. VHDL

20. Componentes Básicos Entity (Entidad) VHDL: Lenguaje de Descripción Hardware La Arquitectura Componentes Básicos del VHDL Architecture: Flujo de Datos Sumario Architecture: Comportamental Architecture: Estructural Architecture: Modelo Mixto Comportamental En los modelos de comportamiento el funcionamiento del componente se modela a través del comportamiento de las señales a través de compuertas y registros internos. Este modelo de funcionamiento puede ser en la forma de un algoritmo general, al nivel de transferencia de registros (register transfer level o RTL), ujo de datos o una mezcla de ellos. El elemento de construcción básico en el modelo de comportamiento en VHDL es el proceso (process ). Fernando A. Urbano M. VHDL

21. Componentes Básicos Entity (Entidad) VHDL: Lenguaje de Descripción Hardware La Arquitectura Componentes Básicos del VHDL Architecture: Flujo de Datos Sumario Architecture: Comportamental Architecture: Estructural Architecture: Modelo Mixto Comportamental Fernando A. Urbano M. VHDL

23. Componentes Básicos Entity (Entidad) VHDL: Lenguaje de Descripción Hardware La Arquitectura Componentes Básicos del VHDL Architecture: Flujo de Datos Sumario Architecture: Comportamental Architecture: Estructural Architecture: Modelo Mixto Estructural Como al armar una plaqueta con diferentes componentes e interconectarlos, VHDL permite armar modelos estructurales y así dar una jerarquía al diseño. En los modelos estructurales se interconectan diferentes componentes utilizando un mapeo de componentes básicos mediante señales que actúan como cables de interconexión. Las interconexiones se hacen mapeando los puertos denidos en las declaraciones de las entidades de los componentes básicos. Fernando A. Urbano M. VHDL

24. Componentes Básicos Entity (Entidad) VHDL: Lenguaje de Descripción Hardware La Arquitectura Componentes Básicos del VHDL Architecture: Flujo de Datos Sumario Architecture: Comportamental Architecture: Estructural Architecture: Modelo Mixto Estructural La entidad y arquitectura de XOR2 y AND2 debe existir. Fernando A. Urbano M. VHDL

26. Componentes Básicos Entity (Entidad) VHDL: Lenguaje de Descripción Hardware La Arquitectura Componentes Básicos del VHDL Architecture: Flujo de Datos Sumario Architecture: Comportamental Architecture: Estructural Architecture: Modelo Mixto Modelo Mixto Es posible mezclar los tres estilos que se han visto, en un solo cuerpo de la arquitectura. Esto es, dentro de un architecture body, se pueden usar declaraciones de componentes (estructural), declaraciones de asignación de señales concurrentes (ujo de datos) y declaraciones de procesos (comportamiento). Fernando A. Urbano M. VHDL

27. Componentes Básicos Entity (Entidad) VHDL: Lenguaje de Descripción Hardware La Arquitectura Componentes Básicos del VHDL Architecture: Flujo de Datos Sumario Architecture: Comportamental Architecture: Estructural Architecture: Modelo Mixto Modelo Mixto Fernando A. Urbano M. VHDL

28. Apéndice Sumario Introducción al VHDL Componentes básicos Arquitecturas Fernando A. Urbano M. VHDL

29. Apéndice Lecturas complementarias Lecturas complementarias I Fernando A. Urbano M. VHDL

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