VHDL在數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

鄭城

摘 要：隨著現(xiàn)代社會(huì)的不斷發(fā)展，數(shù)字電子技術(shù)得到了飛速的發(fā)展，傳統(tǒng)的數(shù)字電路設(shè)計(jì)方面已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代化的數(shù)字集成系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需求和要求，因此需要在硬件的基礎(chǔ)上進(jìn)行電子設(shè)計(jì)。在這個(gè)過(guò)程當(dāng)中，VHDL可以說(shuō)是一個(gè)現(xiàn)代化的數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)語(yǔ)言的先驅(qū)，成為了現(xiàn)代電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)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(yīng)用在數(shù)字集成電路的設(shè)計(jì)當(dāng)中。本文首先對(duì)VHDL進(jìn)行了概述；其次對(duì)于VHDL在數(shù)字集成電路當(dāng)中的實(shí)際應(yīng)用做出了分析和研究。

關(guān)鍵詞：VHDL；數(shù)字集成電路；應(yīng)用

在現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展過(guò)程當(dāng)中，數(shù)字化的發(fā)展得到了相當(dāng)迅速的應(yīng)用，在數(shù)字集成電路當(dāng)中得到了廣泛的應(yīng)用。在現(xiàn)代化的信息高速公路、多媒體電腦以及數(shù)字電視等多個(gè)方面都需要應(yīng)用到數(shù)字集成電路。在數(shù)字集成電路的應(yīng)用過(guò)程當(dāng)中，需要根據(jù)實(shí)際情況來(lái)進(jìn)行更新?lián)Q代。在現(xiàn)代產(chǎn)品的功能當(dāng)中，需要進(jìn)行不斷的增加，對(duì)產(chǎn)品的外觀和尺寸需要不斷的縮小，從而最大限度的縮短設(shè)計(jì)的周期和時(shí)間，從而提高產(chǎn)品本身的生命周期。在此基礎(chǔ)上，需要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯器件的應(yīng)用，主要以計(jì)算機(jī)來(lái)做為開(kāi)發(fā)工具，采取系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)方案來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)和實(shí)行，最終實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的發(fā)展。

1 VHDL概述

VHDL，可以對(duì)數(shù)字系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、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(yǔ)言形式和描述風(fēng)格都和句法是類似的，屬于一種計(jì)算機(jī)高級(jí)語(yǔ)言。在VHDL的程序特點(diǎn)當(dāng)中，主要是將一項(xiàng)工程來(lái)進(jìn)行分為外部和內(nèi)部進(jìn)行分析。在對(duì)一個(gè)設(shè)計(jì)實(shí)體進(jìn)行外部界面定義之后，就可以直接調(diào)用該實(shí)體進(jìn)行編程操作。在這個(gè)過(guò)程當(dāng)中，需要將設(shè)計(jì)實(shí)體分為內(nèi)部和外部進(jìn)行分析，成為了VHDL系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本點(diǎn)。在這個(gè)過(guò)程當(dāng)中，還具備以下幾個(gè)方面的特點(diǎn)和特性：

首先，和其硬件描述的語(yǔ)言相比較而言，VHDL對(duì)于行為的描述更為貼切，成為了系統(tǒng)設(shè)計(jì)領(lǐng)域當(dāng)中的最佳硬件描述語(yǔ)言。其次VHDL具備豐富的仿真語(yǔ)言和庫(kù)函數(shù)，可以對(duì)大規(guī)模的集成電路設(shè)計(jì)早期存在的系統(tǒng)功能可行性進(jìn)行檢查，對(duì)于設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)功能仿真、時(shí)序仿真，從而在設(shè)計(jì)的初期就可以對(duì)整個(gè)工程的可行性做出決策，在縮短了決策設(shè)計(jì)周期的同時(shí)，還可以最大限度的減少研發(fā)成本。另外，VHDL語(yǔ)句當(dāng)中對(duì)于行為能力的描述和程序結(jié)構(gòu)的重組都具有相當(dāng)大的支撐，并且還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)已經(jīng)設(shè)計(jì)好的功能進(jìn)行再次利用。進(jìn)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(jìn)行利用，最終實(shí)現(xiàn)事半功倍的效果和目標(biāo)。同時(shí)，在VHDL的設(shè)計(jì)完成過(guò)程當(dāng)中，需要利用一定的軟件工具來(lái)實(shí)現(xiàn)邏輯的綜合和優(yōu)化，在這個(gè)過(guò)程當(dāng)中，需要將VHDL自動(dòng)的轉(zhuǎn)換成為門(mén)級(jí)網(wǎng)表的形式。在此種設(shè)計(jì)方式下，可以最大限度的打破傳統(tǒng)設(shè)計(jì)當(dāng)中存在的瓶頸現(xiàn)象，在減少了電路設(shè)計(jì)時(shí)間的同時(shí)，還可以降低開(kāi)發(fā)的成本，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)周期的減少和縮短。最后，在VHDL中，對(duì)于設(shè)計(jì)的描述是具備相對(duì)的獨(dú)立性的，在設(shè)計(jì)者當(dāng)中，在不懂硬件結(jié)構(gòu)的情況下，也可以不必關(guān)心最終設(shè)計(jì)的目標(biāo)器件，也就是說(shuō)VHDL的硬件描述和具體的工藝結(jié)構(gòu)和平臺(tái)設(shè)計(jì)是沒(méi)有關(guān)系的。

在VHDL基本程序的結(jié)構(gòu)當(dāng)中，屬于一個(gè)相對(duì)完整的VHDL設(shè)計(jì)，其中主要是分為以下幾個(gè)方面來(lái)共同構(gòu)成的，其中分別是庫(kù)程序包、實(shí)體、結(jié)構(gòu)體以及配置等，在每一個(gè)部分當(dāng)中，都占據(jù)著重要的作用，其中只存在著一個(gè)實(shí)體和一個(gè)與之對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)體，如圖1所示。

2 VHDL在數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)當(dāng)中的應(yīng)用

VHDL在數(shù)字集成電路的設(shè)計(jì)當(dāng)中，需要進(jìn)行全面的分析和了解，在本文當(dāng)中主要分為以下幾個(gè)方面拉進(jìn)行了分析：

1）基本界面的設(shè)計(jì)和應(yīng)用。在VHDL系統(tǒng)當(dāng)中，屬于一種系統(tǒng)語(yǔ)言，在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程當(dāng)中，需要在數(shù)字編碼的基礎(chǔ)上進(jìn)行集成電路的設(shè)計(jì)，其中，在VHDL的設(shè)計(jì)當(dāng)中，需要進(jìn)行幾個(gè)部分的設(shè)計(jì)，其中電子集成電路當(dāng)中進(jìn)行應(yīng)用的時(shí)候，在數(shù)字集成電路的數(shù)據(jù)分析集合體的應(yīng)用當(dāng)中，需要最大限度的保障電路設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)狀態(tài)，在對(duì)于實(shí)體端口的設(shè)計(jì)當(dāng)中，需要根據(jù)程序包的方式來(lái)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。在結(jié)構(gòu)優(yōu)化的過(guò)程當(dāng)中，需要根據(jù)實(shí)際的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方式來(lái)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，并且在結(jié)構(gòu)體當(dāng)中，需要根據(jù)實(shí)體所接收到的電路設(shè)計(jì)信息，將信息進(jìn)行轉(zhuǎn)化為具體的電路操作，最后就需要進(jìn)行電子集成電路結(jié)構(gòu)的選擇和數(shù)字電路設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)集合，最終保證數(shù)字集成電路的基本結(jié)構(gòu)可以設(shè)計(jì)完成。

2）多平臺(tái)的融合。VHDL系統(tǒng)當(dāng)中，在兼容性和靈活性方面是相當(dāng)巨大的，因此在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程當(dāng)中，可以充分發(fā)揮其特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字集成電路的多平臺(tái)融合應(yīng)用。在數(shù)字集成電路的設(shè)計(jì)當(dāng)中，具備了多樣性，可以保證電子數(shù)字平臺(tái)的應(yīng)用系統(tǒng)保持傳輸和慣性延遲傳播，從而完善了數(shù)據(jù)多平臺(tái)的數(shù)據(jù)傳輸結(jié)構(gòu)；同時(shí)，在VHDL系統(tǒng)當(dāng)中，可以實(shí)現(xiàn)同步電流傳輸、異步電路傳輸?shù)默F(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)智能化的外接系統(tǒng)，最后達(dá)到系統(tǒng)多平臺(tái)資源的綜合應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的融合應(yīng)用。

3）集成化運(yùn)行。VHDL系統(tǒng)在現(xiàn)代數(shù)字集成電路當(dāng)中的設(shè)計(jì)應(yīng)用，需要在傳統(tǒng)數(shù)字電路設(shè)計(jì)當(dāng)中所存在的分散化管理進(jìn)行集成化的處理和管理，保證其在實(shí)際的運(yùn)用過(guò)程當(dāng)中，可以對(duì)電路結(jié)構(gòu)起到一個(gè)全面的保障作用。在進(jìn)行項(xiàng)目運(yùn)行速度的測(cè)試方面，需要將其和內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行合作測(cè)試，從而可以對(duì)程序當(dāng)中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能進(jìn)行發(fā)揮。在靈魂多樣性的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方面電路設(shè)計(jì)是相當(dāng)靈活的，可以實(shí)現(xiàn)高速的運(yùn)轉(zhuǎn)，從而降低電路設(shè)計(jì)的成本運(yùn)算。

4）編程設(shè)計(jì)融合VHDL。在數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)當(dāng)中，需要最大限度的對(duì)集成電路的設(shè)計(jì)進(jìn)行編程設(shè)計(jì)得綜合分析，其中需要實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的輸入、編輯、校驗(yàn)以及編程，在現(xiàn)代數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)的過(guò)程當(dāng)中，實(shí)現(xiàn)新型電路的結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)。在VHDL的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)中，需要實(shí)現(xiàn)語(yǔ)言編碼的方式來(lái)進(jìn)行項(xiàng)目運(yùn)行進(jìn)度的實(shí)現(xiàn)，利用內(nèi)部結(jié)構(gòu)的運(yùn)作結(jié)合，保證其中的時(shí)序功能和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能可以應(yīng)用到外部語(yǔ)言程序的系統(tǒng)程序化管理當(dāng)中，最終可以對(duì)數(shù)字化集成電路設(shè)計(jì)項(xiàng)目的程序?qū)崿F(xiàn)結(jié)構(gòu)編程化的管理。

5）模塊工具的集中化。VHDL，在電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)的過(guò)程當(dāng)中，屬于一種融合性和系統(tǒng)性相對(duì)較高的系統(tǒng)，在語(yǔ)言運(yùn)行編碼方面的獨(dú)立性是相對(duì)較高的，因此在模塊工具系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方面具有相對(duì)較高的綜合性，最大限度的實(shí)現(xiàn)集成電路設(shè)計(jì)得模塊化管理。在這個(gè)過(guò)程當(dāng)中，需要在層次性模塊的方式進(jìn)行系統(tǒng)規(guī)劃。因此利用VHDL可以利用預(yù)先存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)用需求的分析獲取，從中利用數(shù)據(jù)信息來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)字電路資源的需求分析，最終應(yīng)用在電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)中，達(dá)到提升綜合能力的效果和目標(biāo)。

6）進(jìn)制計(jì)算融合。VHDL在數(shù)字集成電路當(dāng)中的應(yīng)用，需要在現(xiàn)代化的數(shù)字計(jì)算程序當(dāng)中進(jìn)行實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用，其中對(duì)于VHDL語(yǔ)言的運(yùn)行需要依托與計(jì)算程序的運(yùn)行，其中包括十進(jìn)制的計(jì)算程序和常用的二進(jìn)制計(jì)算程序。但是都需要進(jìn)行VHDL語(yǔ)言編程的基礎(chǔ)，來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化集成電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)的整體運(yùn)行，外部硬件系統(tǒng)與內(nèi)部電路集成設(shè)計(jì)系統(tǒng)之間建立數(shù)據(jù)運(yùn)行的合理對(duì)接，從而到達(dá)VHDL在數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)中運(yùn)用、發(fā)揮實(shí)際的設(shè)計(jì)規(guī)劃作用。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在VHDL語(yǔ)言的應(yīng)用過(guò)程當(dāng)中，需要實(shí)現(xiàn)數(shù)字電路的設(shè)計(jì)過(guò)程，可以說(shuō)是一個(gè)以軟件為核心，和器件相配置結(jié)合的過(guò)程，在這個(gè)過(guò)程當(dāng)中，和具體的硬件是沒(méi)有關(guān)系的，在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程當(dāng)中，具備了很強(qiáng)的電路系統(tǒng)和建模能力，可以從多個(gè)層次當(dāng)中來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)數(shù)字電路方面變得更加靈活，其設(shè)計(jì)周期也可以最大限度的減少，最終達(dá)到提升設(shè)計(jì)效率的目標(biāo)。

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