با برنامه نویسی VHDL شروع کنید: سخت افزار خود را طراحی کنید

افشای: پشتیبانی شما به حفظ سایت کمک می کند! ما برای برخی از خدماتی که در این صفحه توصیه می کنیم هزینه ارجاع دریافت می کنیم.


VHDL یک زبان توصیف سخت افزاری (HDL) است. HDL کمی شبیه به زبان برنامه نویسی است اما هدف دیگری دارد. به جای استفاده از آن برای طراحی نرم افزار ، از HDL برای تعریف تراشه رایانه استفاده می شود. از VHDL می توان برای توصیف هر نوع مدار استفاده کرد و اغلب در طراحی ، شبیه سازی و آزمایش پردازنده ها ، CPU ها ، صفحه های مادر ، FPGA ها ، ASIC ها و بسیاری از انواع دیگر مدارهای دیجیتال مورد استفاده قرار می گیرد..

تاریخچه VHDL

نام VHDL مخفف توخالی است. این مخفف زبان توضیحات سخت افزار VHSIC است. VHSIC مخفف مدار مجتمع سرعت بسیار بالا است. علاوه بر این که توصیف یک پردازنده سریع است ، نام یک برنامه دولت ایالات متحده در دهه 1980 بود که ماموریت آن تحقیق و توسعه در زمینه مدارهای یکپارچه با سرعت بسیار سریع (تراشه های رایانه ای سریع) بود..

در کنار پیشرفت های عمده در علم مواد ، الگوریتم ها ، طراحی تراشه ها ، سنگ نگاری و ده ها زمینه مرتبط دیگر ، VHSIC توسعه VHDL.

اولین استاندارد رسمی این زبان در سال 1987 از IEEE گرفته شده است و به IEEE 1076 معروف است. از آن زمان تاکنون چندین نسخه وجود داشته است ، آخرین آن در سال 2008. علاوه بر زبان “هسته” مشخص شده در 1076 ، وجود دارد. تعداد برنامه های افزودنی رمزگذاری شده در مشخصات دیگر:

  • IEEE 1076.1 VHDL آنالوگ و سیگنال مختلط (VHDL-AMS)
  • بسته های استاندارد IEEE 1076.1.1 VHDL-AMS (stdpkgs)
  • پکیج ریاضی IEEE 1076.2 VHDL
  • بسته سنتز IEEE 1076.3 VHDL (vhdlsynth)
  • بسته بندی سنتز IEEE 1076.3 VHDL – نقطه شناور (fphdl)
  • زمان بندی IEEE 1076.4 (ابتکار VHDL به سمت کتابخانه های ASIC: حیاتی)
  • قابلیت همکاری IEEE 1076.6 VHDL سنتز
  • بسته های IEEE 1164 VHDL Multivalue Logic (std_logic_1164)

طراحی و نحو VHDL

VHDL مبتنی بر آدا بود و به طور خلاصه و هم در مفاهیم و هم از آن قرض گرفته بود. این سپس با مفاهیم خاص سخت افزار مانند منطق چند ارزش ، موازی بدنی و مجموعه گسترده ای از اپراتورهای بولی تکمیل شد. VHDL همچنین می تواند آرایه ها را به ترتیب صعودی و نزولی فهرست بندی کند ، در حالی که Ada (و سایر زبان های برنامه نویسی) نیز فقط به ترتیب صعودی فهرست می شوند..

اکثر زبانهای برنامه نویسی ، از نظر قلبی ، رویه ای هستند – رایانه یک دستور را به ترتیب دنبال می کند. VHDL متفاوت است. این یک زبان سخت افزاری است که یک ساختار بدنی (واقعی یا شبیه سازی شده) را توصیف می کند. این ساختار از تعداد زیادی ماژول تشکیل شده است و هر ماژول همزمان با هر ماژول دیگر عمل می کند.

بنابراین ، در هر یک از ماژول ها یک جریان دستورالعمل وجود دارد که به نظر می رسد تا حدودی شبیه به یک برنامه نرم افزاری کوچک و مختصر است – با متغیرها ، جریان های کنترل ، شرط بندی ، حلقه ها. هر ماژول دارای یک یا چند ورودی همراه با یک یا چند خروجی است. ورودی ها در ساختاری به نام یک موجود مشخص می شوند و منطق خود موجود در یک معماری تعریف می شود.

ایده “دروازه” را در نظر بگیرید که در آن دو ورودی و یک خروجی داریم. اگر هر دو ورودی “روشن” باشند (درست ، 1) ، خروجی “روشن” است. در غیر این صورت ، خروجی خاموش است. بنابراین با استفاده از VHDL ، دو ورودی و یک خروجی را تعریف می کنیم. مقادیر پذیرفته شده این ورودی ها و خروجی ها در یک ماژول std_logic تعریف می شود ، که مانند یک کتابخانه به زبان برنامه نویسی منظم وارد می شود. سپس این معماری کارکرد داخلی “AND دروازه” ما را مشخص می کند تا همانطور که ما فقط بحث کردیم ، کار کند.

ماژول std_logic یک نوع خاص از ارزش خاص برای سخت افزار است. این شبیه به مقدار BOOLEAN موجود در زبانهای برنامه نویسی است (یک بیت: صحیح یا غلط) ، اما می تواند طیف وسیعی از مقادیر را داشته باشد ، زیرا یک سیستم الکتریکی واقعی را در یک سیستم فیزیکی نشان می دهد:

  • U: غیر مستقیم. این سیگنال هنوز تنظیم نشده است.
  • X: ناشناخته است. غیر ممکن است برای تعیین این مقدار / نتیجه.
  • 0: منطق 0
  • 1: منطق 1
  • Z: مقاومت بالا
  • W: سیگنال ضعیف ، نمی توانم بگوییم که آیا 0 یا 1 باشد.
  • L: سیگنال ضعیفی که احتمالاً باید به 0 برسد
  • ح: سیگنال ضعیفی که احتمالاً باید به عدد 1 برود
  • -: مهم نیست.

این ، در مینیاتور ، چگونگی طراحی کامل VHDL است. ماژولهای کاملاً ساده و منطقی از فعالیت I / O کاملاً ساده ساخته شده و به یکدیگر متصل شده اند تا ماشینهای محاسباتی را قادر سازند که بتوانند انواع مختلفی از کارها را انجام دهند. یک طرح VHDL می تواند یک کامپیوتر کاملاً کارآمد را توصیف کند ، یا می تواند یک الگوریتم منفرد مانند اثبات کار بی رحم مورد استفاده برای استخراج بیت کوین را رمزگذاری کند..

درک این نکته مهم است که طراحی VHDL یک برنامه نیست – اجرا یا اجرا نمی شود. مانند طرح ، معماری را تعریف می کند. پس از اتمام طراحی ، معمولاً برای آزمایش در یك تست نرم افزاری شبیه سازی شده و سپس سنتز می شود ، به این معنی كه به یك طرح بدنی ترجمه می شود كه می تواند بر روی یك تراشه یا برد مدار واقعی اجرا شود..

منابعی برای یادگیری VHDL

منابع زیادی برای یادگیری VHDL وجود دارد. ما برخی از بهترین ها را گرد هم آورده ایم.

منابع آنلاین

  • VHDL Primer: آموزش در مورد VHDL از دانشگاه پنسیلوانیا.
  • VHDL در ویکی پدیا: پوشش ویکی پدیا از VHDL عمیق و شفاف است ، و معرفی خوبی برای کل این زبان ارائه می دهد.
  • کتاب آشپزی VHDL: یک کتاب آنلاین رایگان ، طول و قالب یک کتاب درسی دانشگاهی.
  • آموزش VHDL: به عنوان مثال بیاموزید: این آموزش ارجمند چیزی نیست که بخواهید به آنها نگاه کنید ، اما اطلاعات عالی هستند و به خوبی سازماندهی شده اند.
  • راهنمای زبان VHDL: این PDF است که زبان را با جزئیات بسیار زیاد (400 صفحه) با پیوندهای درون سند برای ناوبری بسیار آسان پوشش می دهد. این یک مرجع عالی است.
  • راهنمای طراح VHDL: مجموعه ای از منابع ، آموزش ها و پیوندها. شامل فیلم ها و یک دوره صدور گواهینامه آنلاین است.
  • Logic / VHDL ساختار ماژول قابل برنامه ریزی
  • مبانی VHDL – دوره آنلاین
  • کتابچه راهنمای VHDL
  • راهنمای شروع VHDL

کتابها

تمام این کتابها روی VHDL تمرکز دارند:

  • راهنمای طراح VHDL ، ویرایش سوم
  • طراحی مدار و شبیه سازی با VHDL
  • Vhdl به عنوان مثال
  • VHDL: مبانی برنامه نویسی
  • VHDL برای مهندسین
  • VHDL به عنوان مثال: مبانی طراحی دیجیتال
  • طراحی مدار با VHDL
  • طراحی دیجیتال با استفاده از VHDL: یک رویکرد سیستم

VHDL & کتابهای Verilog

اصلی ترین رقابت “VHDL” Verilog است. هر دو زبان برای طراحی سخت افزار مورد استفاده قرار می گیرند ، بنابراین تعدادی کتاب وجود دارد که بر طراحی اساسی و مفاهیم مهندسی تمرکز می کنند و از VHDL و Verilog استفاده می کنند.

  • طراحی دیجیتال با طراحی RTL ، VHDL و Verilog
  • طراحی تراشه Hdl: یک راهنمای عملی برای طراحی ، سنتز کردن & شبیه سازی Asics & Fpgas با استفاده از Vhdl یا Verilog
  • دستور العمل های طراحی برای FPGA ، ویرایش دوم: استفاده از Verilog و VHDL
  • مبانی برنامه نویسی HDL: VHDL و Verilog

سایر پیوندهای مهم VHDL

پیاده سازی ها و شبیه سازها

  • منبع آزاد / منبع آزاد
    • GHDL
    • NVC
    • پروژه HDL رایگان
  • تجاری / اختصاصی
    • VHDL Simili
    • Active-HDL
    • شبیه ساز سازمانی Incisive
    • ModelSim

ابزارها

  • EDA Utils: مجموعه بزرگی از برنامه های کاربردی برای کار با VHDL و همچنین Verilog و سایر HDL ها.
  • زمین بازی EDA: یک ماسهبازی آنلاین برای آزمایش طرح های VHDL.
  • بسته های ویرایشگر
    • حالت VHDL Emacs
    • افزونه VHDL برای vim
    • بسته VHDL برای متن عالی
    • VHDL برای اتم
    • VHDL برای دفترچه یادداشت++

شما همچنین باید بدانید …

VHDL یکی از دو زبان اصلی توصیف سخت افزار است. دیگری Verilog است. اکثر طراحان سخت افزار با هر دو زبان و همچنین سطح پایین سیستم عامل مانند Cand C آشنایی دارند++.

Jeffrey Wilson Administrator
Sorry! The Author has not filled his profile.
follow me
    Like this post? Please share to your friends:
    Adblock
    detector
    map