Memulai dengan Pemrograman VHDL: Desain Perangkat Keras Anda Sendiri

Penyingkapan: Dukungan Anda membantu menjaga situs tetap berjalan! Kami mendapatkan biaya referensi untuk beberapa layanan yang kami rekomendasikan pada halaman ini.


VHDL adalah bahasa deskripsi perangkat keras (HDL). HDL terlihat sedikit seperti bahasa pemrograman, tetapi memiliki tujuan yang berbeda. Daripada digunakan untuk merancang perangkat lunak, HDL digunakan untuk mendefinisikan chip komputer. VHDL dapat digunakan untuk menggambarkan semua jenis sirkuit dan sering digunakan dalam desain, simulasi, dan pengujian prosesor, CPU, papan induk, FPGA, ASIC, dan banyak jenis sirkuit digital lainnya..

Sejarah VHDL

Nama VHDL adalah akronim bersarang. Ini adalah singkatan dari VHSIC Hardware Description Language. VHSIC adalah singkatan dari Very High Integrated Circuit Circuit. Selain menjadi deskripsi prosesor cepat, itu adalah nama program Pemerintah AS pada 1980-an yang misinya adalah penelitian dan pengembangan di bidang sirkuit terintegrasi berkecepatan sangat tinggi (chip komputer cepat).

Seiring dengan kemajuan besar dalam ilmu material, algoritma, desain chip, litografi, dan selusin bidang terkait lainnya, VHSIC mengembangkan VHDL.

Standar resmi pertama untuk bahasa tersebut berasal dari IEEE pada tahun 1987, dan dikenal sebagai IEEE 1076. Ada beberapa edisi sejak itu, yang terbaru datang pada tahun 2008. Selain bahasa “inti” yang ditentukan dalam 1076, ada jumlah ekstensi yang dikodifikasikan dalam spesifikasi lain:

  • IEEE 1076.1 VHDL Analog dan Sinyal Campuran (VHDL-AMS)
  • Paket Standar IEEE 1076.1.1 VHDL-AMS (stdpkgs)
  • Paket Matematika IEEE 1076.2 VHDL
  • Paket Sintesis IEEE 1076.3 VHDL (vhdlsynth)
  • Paket Sintesis IEEE 1076.3 VHDL – Floating Point (fphdl)
  • IEEE 1076.4 Timing (Prakarsa VHDL Menuju Perpustakaan ASIC: vital)
  • Interoperabilitas Sintesis IEEE 1076.6 VHDL
  • Paket IEEE 1164 VHDL Multivalue Logic (std_logic_1164)

Desain dan Sintaks VHDL

VHDL didasarkan pada Ada, dan meminjamnya secara luas baik dalam sintaksis maupun konsep. Ini kemudian dilengkapi dengan konsep khusus perangkat keras seperti logika multi-nilai, paralelisme fisik, dan serangkaian operator boolean. VHDL juga dapat mengindeks array dalam urutan naik dan turun, sedangkan Ada (dan sebagian besar bahasa pemrograman lainnya) hanya indeks dalam urutan naik.

Sebagian besar bahasa pemrograman, pada dasarnya, prosedural – komputer mengeksekusi satu perintah demi satu secara berurutan. VHDL berbeda. Ini adalah bahasa perangkat keras yang menggambarkan struktur fisik (nyata atau disimulasikan). Struktur itu terdiri dari sejumlah besar modul, dan setiap modul bertindak pada saat yang sama dengan setiap modul lainnya.

Jadi, di dalam setiap modul terdapat alur prosedural dari instruksi yang terlihat seperti program perangkat lunak mandiri yang kecil – dengan variabel, aliran kontrol, persyaratan, loop. Setiap modul memiliki satu atau lebih input bersama dengan satu atau lebih output. Input ditentukan dalam struktur yang disebut entitas, dan logika mandiri didefinisikan dalam arsitektur.

Pertimbangkan gagasan tentang “gerbang AND” di mana kita memiliki dua input dan satu output. Jika kedua input “aktif” (benar, 1), maka outputnya “aktif”; jika tidak, outputnya “mati.” Jadi menggunakan VHDL, kita akan mendefinisikan dua input dan satu output. Nilai yang diterima dari input dan output tersebut akan didefinisikan dalam modul std_logic, yang diimpor seperti perpustakaan dalam bahasa pemrograman biasa. Arsitektur kemudian akan menentukan cara kerja internal “AND gate” kami sehingga berfungsi seperti yang baru saja kita diskusikan.

Modul std_logic adalah jenis nilai spesifik perangkat keras yang menarik. Ini mirip dengan nilai BOOLEAN yang ada dalam bahasa pemrograman (satu bit: benar atau salah), tetapi dapat memiliki rentang nilai, karena mewakili impuls listrik aktual dalam sistem fisik:

  • U: tidak diinisialisasi. Sinyal ini belum diatur.
  • X: tidak diketahui. Tidak mungkin untuk menentukan nilai / hasil ini.
  • 0: logika 0
  • 1: logika 1
  • Z: Impedansi Tinggi
  • W: Sinyal lemah, tidak tahu apakah itu 0 atau 1.
  • L: Sinyal lemah yang mungkin harus menuju ke 0
  • H: Sinyal lemah yang mungkin harus menuju ke 1
  • -: Jangan pedulikan.

Ini adalah, dalam miniatur, bagaimana desain VHDL penuh dibangun. Modul aktivitas I / O yang cukup sederhana dan mandiri dibuat dan dihubungkan satu sama lain untuk membentuk mesin komputasi yang mampu melakukan berbagai jenis tugas. Desain VHDL dapat menggambarkan komputer serba guna yang berfungsi penuh, atau dapat menyandikan algoritma tunggal seperti bukti kerja kasar yang digunakan untuk penambangan Bitcoin.

Penting untuk menyadari bahwa desain VHDL bukan program – tidak dijalankan atau dieksekusi. Seperti cetak biru, itu mendefinisikan arsitektur. Setelah desain selesai biasanya disimulasikan untuk pengujian dalam testbench perangkat lunak, dan kemudian disintesis, yang berarti diterjemahkan ke dalam desain fisik yang dapat diimplementasikan pada chip atau papan sirkuit yang sebenarnya..

Sumber untuk Belajar VHDL

Ada banyak sumber daya untuk belajar VHDL. Kami telah mengumpulkan beberapa yang terbaik.

Sumber Daya Online

  • VHDL Primer: tutorial tentang VHDL dari University of Pennsylvania.
  • VHDL di Wikipedia: Cakupan Wikipedia tentang VHDL sangat mengejutkan dan jelas, memberikan pengantar yang bagus untuk bahasa secara keseluruhan.
  • VHDL Cookbook: buku online gratis, panjang dan format buku teks kursus perguruan tinggi.
  • Tutorial VHDL: Belajar dengan Contoh: tutorial yang mulia ini tidak baik untuk dilihat, tetapi informasinya hebat dan sangat terorganisir dengan baik.
  • Panduan Bahasa VHDL: ini adalah PDF yang mencakup bahasa dengan sangat detail (400 halaman) dengan tautan dalam dokumen untuk navigasi yang sangat mudah. Ini adalah referensi yang bagus.
  • Panduan Desainer untuk VHDL: kumpulan sumber daya, tutorial, dan tautan. Termasuk video dan kursus sertifikasi online.
  • Struktur Modul Logika / VHDL yang Dapat Diprogram
  • Dasar-Dasar VHDL – Kursus Online
  • Buku Pegangan VHDL
  • Panduan Memulai VHDL

Buku

Semua buku ini fokus pada VHDL:

  • Panduan Perancang untuk VHDL, Edisi Ketiga
  • Desain dan Simulasi Sirkuit dengan VHDL
  • Vhdl Dengan Contoh
  • VHDL: Dasar-Dasar Pemrograman
  • VHDL untuk Insinyur
  • VHDL Dengan Contoh: Dasar-Dasar Desain Digital
  • Desain Sirkuit dengan VHDL
  • Desain Digital Menggunakan VHDL: A Systems Approach

VHDL & Verilog Books

“Kompetisi” utama VHDL adalah Verilog. Kedua bahasa digunakan untuk desain perangkat keras, jadi ada sejumlah buku yang fokus pada konsep desain dan teknik yang mendasarinya dan menggunakan VHDL dan Verilog.

  • Desain Digital dengan Desain RTL, VHDL, dan Verilog
  • Desain Chip Hdl: Panduan Praktis untuk Merancang, Mensintesis & Simulasi Asics & Fpgas Menggunakan Vhdl atau Verilog
  • Desain Resep untuk FPGA, Edisi Kedua: Menggunakan Verilog dan VHDL
  • Dasar-Dasar Pemrograman HDL: VHDL dan Verilog

Tautan VHDL Penting Lainnya

Implementasi dan Simulator

  • Gratis / Sumber Terbuka
    • GHDL
    • NVC
    • Proyek HDL gratis
  • Komersial / Kepemilikan
    • VHDL Simili
    • Aktif-HDL
    • Simulator Perusahaan yang tajam
    • ModelSim

Alat

  • EDA Utils: koleksi besar utilitas untuk bekerja dengan VHDL, serta Verilog dan HDL lainnya.
  • EDA Playground: kotak pasir online untuk menguji desain VHDL.
  • Paket Editor
    • Mode VHDL Emacs
    • Plugin VHDL untuk vim
    • Paket VHDL untuk Teks Sublime
    • VHDL untuk Atom
    • VHDL untuk Notepad++

Anda Juga Harus Tahu …

VHDL adalah salah satu dari dua bahasa deskripsi perangkat keras utama. Yang lainnya adalah Verilog. Sebagian besar perancang perangkat keras terbiasa dengan keduanya, serta bahasa sistem operasi tingkat rendah seperti Cand C++.

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