VHDL在數字集成電路設計中的應用

鄭城

摘 要：隨著現代社會的不斷發展，數字電子技術得到了飛速的發展，傳統的數字電路設計方面已經不能滿足現代化的數字集成系統的設計需求和要求，因此需要在硬件的基礎上進行電子設計。在這個過程當中，VHDL可以說是一個現代化的數字集成電路設計語言的先驅，成為了現代電子產品設計電路的重要組成部分之一，因此需要做出全面的分析，不斷的應用在數字集成電路的設計當中。本文首先對VHDL進行了概述；其次對于VHDL在數字集成電路當中的實際應用做出了分析和研究。

關鍵詞：VHDL；數字集成電路；應用

在現代社會的發展過程當中，數字化的發展得到了相當迅速的應用，在數字集成電路當中得到了廣泛的應用。在現代化的信息高速公路、多媒體電腦以及數字電視等多個方面都需要應用到數字集成電路。在數字集成電路的應用過程當中，需要根據實際情況來進行更新換代。在現代產品的功能當中，需要進行不斷的增加，對產品的外觀和尺寸需要不斷的縮小，從而最大限度的縮短設計的周期和時間，從而提高產品本身的生命周期。在此基礎上，需要進行現場可編程邏輯器件的應用，主要以計算機來做為開發工具，采取系統的開發方案來進行設計和實行，最終實現數字化的發展。

1 VHDL概述

VHDL，可以對數字系統的結構、行為以及功能和接口等多種屬性做出描述，其中所具備的語言形式和描述風格都和句法是類似的，屬于一種計算機高級語言。在VHDL的程序特點當中，主要是將一項工程來進行分為外部和內部進行分析。在對一個設計實體進行外部界面定義之后，就可以直接調用該實體進行編程操作。在這個過程當中，需要將設計實體分為內部和外部進行分析，成為了VHDL系統設計的基本點。在這個過程當中，還具備以下幾個方面的特點和特性：

首先，和其硬件描述的語言相比較而言，VHDL對于行為的描述更為貼切，成為了系統設計領域當中的最佳硬件描述語言。其次VHDL具備豐富的仿真語言和庫函數，可以對大規模的集成電路設計早期存在的系統功能可行性進行檢查，對于設計實現功能仿真、時序仿真，從而在設計的初期就可以對整個工程的可行性做出決策，在縮短了決策設計周期的同時，還可以最大限度的減少研發成本。另外，VHDL語句當中對于行為能力的描述和程序結構的重組都具有相當大的支撐，并且還可以實現對已經設計好的功能進行再次利用。進行充分的利用其它模塊和軟核，從而將各方面的模塊資源進行利用，最終實現事半功倍的效果和目標。同時，在VHDL的設計完成過程當中，需要利用一定的軟件工具來實現邏輯的綜合和優化，在這個過程當中，需要將VHDL自動的轉換成為門級網表的形式。在此種設計方式下，可以最大限度的打破傳統設計當中存在的瓶頸現象，在減少了電路設計時間的同時，還可以降低開發的成本，實現設計周期的減少和縮短。最后，在VHDL中，對于設計的描述是具備相對的獨立性的，在設計者當中，在不懂硬件結構的情況下，也可以不必關心最終設計的目標器件，也就是說VHDL的硬件描述和具體的工藝結構和平臺設計是沒有關系的。

在VHDL基本程序的結構當中，屬于一個相對完整的VHDL設計，其中主要是分為以下幾個方面來共同構成的，其中分別是庫程序包、實體、結構體以及配置等，在每一個部分當中，都占據著重要的作用，其中只存在著一個實體和一個與之對應的結構體，如圖1所示。

2 VHDL在數字集成電路設計當中的應用

VHDL在數字集成電路的設計當中，需要進行全面的分析和了解，在本文當中主要分為以下幾個方面拉進行了分析：

1）基本界面的設計和應用。在VHDL系統當中，屬于一種系統語言，在實際的應用過程當中，需要在數字編碼的基礎上進行集成電路的設計，其中，在VHDL的設計當中，需要進行幾個部分的設計，其中電子集成電路當中進行應用的時候，在數字集成電路的數據分析集合體的應用當中，需要最大限度的保障電路設計結構的數據結構狀態，在對于實體端口的設計當中，需要根據程序包的方式來進行實現。在結構優化的過程當中，需要根據實際的系統設計方式來進行優化設計，并且在結構體當中，需要根據實體所接收到的電路設計信息，將信息進行轉化為具體的電路操作，最后就需要進行電子集成電路結構的選擇和數字電路設計的結構集合，最終保證數字集成電路的基本結構可以設計完成。

2）多平臺的融合。VHDL系統當中，在兼容性和靈活性方面是相當巨大的，因此在進行設計的過程當中，可以充分發揮其特點，實現數字集成電路的多平臺融合應用。在數字集成電路的設計當中，具備了多樣性，可以保證電子數字平臺的應用系統保持傳輸和慣性延遲傳播，從而完善了數據多平臺的數據傳輸結構；同時，在VHDL系統當中，可以實現同步電流傳輸、異步電路傳輸的現象，實現智能化的外接系統，最后達到系統多平臺資源的綜合應用，實現數字集成電路設計結構的融合應用。

3）集成化運行。VHDL系統在現代數字集成電路當中的設計應用，需要在傳統數字電路設計當中所存在的分散化管理進行集成化的處理和管理，保證其在實際的運用過程當中，可以對電路結構起到一個全面的保障作用。在進行項目運行速度的測試方面，需要將其和內部結構進行合作測試，從而可以對程序當中的數據存儲功能進行發揮。在靈魂多樣性的系統結構方面電路設計是相當靈活的，可以實現高速的運轉，從而降低電路設計的成本運算。

4）編程設計融合VHDL。在數字集成電路設計當中，需要最大限度的對集成電路的設計進行編程設計得綜合分析，其中需要實現項目的輸入、編輯、校驗以及編程，在現代數字集成電路設計的過程當中，實現新型電路的結構程序設計。在VHDL的系統結構設計當中，需要實現語言編碼的方式來進行項目運行進度的實現，利用內部結構的運作結合，保證其中的時序功能和數據存儲功能可以應用到外部語言程序的系統程序化管理當中，最終可以對數字化集成電路設計項目的程序實現結構編程化的管理。

5）模塊工具的集中化。VHDL，在電路設計系統的過程當中，屬于一種融合性和系統性相對較高的系統，在語言運行編碼方面的獨立性是相對較高的，因此在模塊工具系統的設計方面具有相對較高的綜合性，最大限度的實現集成電路設計得模塊化管理。在這個過程當中，需要在層次性模塊的方式進行系統規劃。因此利用VHDL可以利用預先存儲的數據來實現對應用需求的分析獲取，從中利用數據信息來實現數字電路資源的需求分析，最終應用在電路結構設計當中，達到提升綜合能力的效果和目標。

6）進制計算融合。VHDL在數字集成電路當中的應用，需要在現代化的數字計算程序當中進行實現和應用，其中對于VHDL語言的運行需要依托與計算程序的運行，其中包括十進制的計算程序和常用的二進制計算程序。但是都需要進行VHDL語言編程的基礎，來實現數字化集成電路系統設計的整體運行，外部硬件系統與內部電路集成設計系統之間建立數據運行的合理對接，從而到達VHDL在數字集成電路設計中運用、發揮實際的設計規劃作用。

3 結語

綜上所述，在VHDL語言的應用過程當中，需要實現數字電路的設計過程，可以說是一個以軟件為核心，和器件相配置結合的過程，在這個過程當中，和具體的硬件是沒有關系的，在實際的應用過程當中，具備了很強的電路系統和建模能力，可以從多個層次當中來實現對數字系統的設計，設計數字電路方面變得更加靈活，其設計周期也可以最大限度的減少，最終達到提升設計效率的目標。

參考文獻

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