第四章语言的库程序包及配置

第四章语言的库程序包及配置第1页，共22页，2023年，2月20日，星期三2

库（Library）是用于存放预先设计好的程序包和数据的集合体。

VHDL语言的库、程序包及配置

4.1VHDL库

1.常用的库

VHDL语言中常用的五种库：

①

IEEE库②

STD库③

WORK库④

VITAL库⑤

用户自定义库

——VHDL语言设计中最常见的库。

——VHDL语言的标准库。

——用户的VHDL语言工作库。

——VHDL语言的时序仿真库。

——用户自定义的资源库。

第2页，共22页，2023年，2月20日，星期三3VHDL语言的库、程序包及配置第3页，共22页，2023年，2月20日，星期三4VHDL语言的库、程序包及配置

2.资源库和设计库

VHDL语言所使用的库可以分成两类：

●资源库

●设计库

用于存放常规元件、标准模块、预定义数据类型等，如：IEEE库。

是一种符合VHDL标准的预定义库。

如：STD库定义了一些基本的数据类型、子类型和函数等；WORK库存放用户设计和定义的设计单元及程序包等。

第4页，共22页，2023年，2月20日，星期三5VHDL语言的库、程序包及配置

3.库的使用

关键字：LIBRARY格式：LIBRARY

库名称

库说明语句：

说明：用来指明所使用的库，库名称为一系列由逗号分隔的库名。

库说明语句总是位于设计实体的最前面，通常与USE语句一起使用。

第5页，共22页，2023年，2月20日，星期三6VHDL语言的库、程序包及配置

3.库的使用

格式1：USE

库名.程序包名.项目名；USE语句用来指明库中的程序包，有两种格式：

作用：为本设计实体开放指定库中的特定程序包内所选定的项目。

例如：LIBRARYIEEE；

USEIEEE.STD_LOGIC_1164.STD_ULOGIC；

USEIEEE.STD_LOGIC_1164.RISING_EDGE；

第6页，共22页，2023年，2月20日，星期三7VHDL语言的库、程序包及配置

3.库的使用

格式2：USE

库名.程序包名.ALL；

作用：为本设计实体开放指定库中的特定程序包内所有的内容。

例如：LIBRARYIEEE；

USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL；

USEIEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL；

第7页，共22页，2023年，2月20日，星期三8在VHDL语言中，用户可以将已定义的常数、信号、函数、数据类型、元件和子程序等收集在一起形成一个程序包，以便更多的设计实体利用和共享。VHDL语言的库、程序包及配置

4.2VHDL程序包

定义程序包的一般语句格式：

PACKAGE

程序包IS

程序包首说明

END

程序包名；

PACKAGEBODY

程序包IS

程序包体说明

END

程序包名；

程序包首程序包体第8页，共22页，2023年，2月20日，星期三9

程序包首收集了VHDL设计所需的公共信息，用来定义数据类型、元件和子程序等。

VHDL语言的库、程序包及配置

1.程序包首

一般格式：

PACKAGE

程序包IS

TYPE语句；

SUBTYPE语句；

CONSTANT语句；

SIGNAL语句；

COMPONENT语句；

FUNCTION语句；

SUBPROGRAM语句；

END

程序包名；

——用来定义数据类型——用来定义子类型

——用来定义常数

——用来定义信号

——用来定义元件

——用来定义函数

——用来定义子程序

第9页，共22页，2023年，2月20日，星期三10VHDL语言的库、程序包及配置

【例4.1】定义程序包。

PACKAGEmy_pkgIS

TYPEbyteIS

RANGE0TO255；

SUBTYPEnibyteISbyteRANGE0TO15；

CONSTANTbyte_ff:

bcd:=255；

SIGNALaddend:nibabc；

COMPONENTbyte_adder

PORT(a,b:INbyte；c:OUTbyte；overflow:OUTBOOLEAN)；

ENDCOMPONENT；

FUNCTIONmy_fun(a:INbyte)RETURNbyte；

ENDmy_pkg；

程序清单：--程序包首，程序包名为my_pkg--

定义数据类型,byte的范围0~255--定义子类型nibyte--定义常数byte_ff--定义信号addend--定义元件byte_adder--定义函数my_fun第10页，共22页，2023年，2月20日，星期三11

用来描述已在程序包首中定义过的元件和子程序的内容。

VHDL语言的库、程序包及配置

2.程序包体

一般格式：

PACKAGEBODY

程序包IS

程序包体说明

END

程序包名；

程序包体说明可以是USE语句、子程序定义、子程序体、数据类型说明、子类型说明和常数说明等。第11页，共22页，2023年，2月20日，星期三12

常用的预定义的程序包有：

VHDL语言的库、程序包及配置

3.VHDL常用的程序包

①STD_LOGIC_1164

②STD_LOGIC_ARITH

③STD_LOGIC_UNSIGNED和STD_LOGIC_SIGNED

④STANDARD和TEXTIO第12页，共22页，2023年，2月20日，星期三13

配置是将特定的结构体与一个确定的实体相关联，为大型系统的设计提供管理和工程组织。

配置是设计实体VHDL语言描述的组成部分之一，但不是必不可少的。常用来描述层与层之间、实体与结构体之间的连接关系。

VHDL语言的库、程序包及配置

4.3配置

配置可分为三种类型：

●默认配置

●元件配置

●结构体配置

第13页，共22页，2023年，2月20日，星期三14

默认配置是一种最为简单的配置，当设计实体中不含有任何其他元件和块语句时，可以使用默认配置。

VHDL语言的库、程序包及配置

1.默认配置

基本格式：

CONFIGURATION

配置名OF

实体名IS

FOR

选配结构体名；

ENDFOR；

END

配置名；

第14页，共22页，2023年，2月20日，星期三15

LIBRARYIEEE；

USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL；

ENTITYCOUNTERIS

PORT(CLK,CLR:INSTD_LOGIC；Q:OUTINTEGER)；

ENDCOUNTER；VHDL语言的库、程序包及配置【例4.2】设计两个计数位宽分别为4位和8位的计数器。

设两个计数器具有相同的功能和外部结构，只是计数位宽不同。用一个计数器实体来实现两个不同结构体的配置。

程序清单：

计数器的实体

第15页，共22页，2023年，2月20日，星期三16VHDL语言的库、程序包及配置【例4.2】设计两个计数位宽分别为4位和8位的计数器。

程序清单：

ARCHITECTURECOUNT4OFCOUNTERIS

BEGIN

PROCESS(CLK)

VARIABLEQQ:INTEGER:=

0；

BEGIN

IFCLR='0'THENQQ:=

0；

ELSIF(CLK'EVENTANDCLK='1')THEN

IFQQ=15THENQQ:=

0；

ELSEQQ:=

QQ+1；

ENDIF；

ENDIF；Q<=

QQ；

ENDPROCESS；

ENDCOUNT4；计数器COUNT4的结构体

第16页，共22页，2023年，2月20日，星期三17VHDL语言的库、程序包及配置【例4.2】设计两个计数位宽分别为4位和8位的计数器。

程序清单：

ARCHITECTURECOUNT8OFCOUNTERIS

BEGIN

PROCESS(CLK)

VARIABLEQQ:INTEGER:=

0；

BEGIN

IFCLR='0'THENQQ:=

0；

ELSIF(CLK'EVENTANDCLK='1')THEN

IFQQ=255THENQQ:=

0；

ELSEQQ:=

QQ+1；

ENDIF；

ENDIF；Q<=

QQ；

ENDPROCESS；

ENDCOUNT8；计数器COUNT8的结构体

第17页，共22页，2023年，2月20日，星期三18VHDL语言的库、程序包及配置【例4.2】设计两个计数位宽分别为4位和8位的计数器。

程序清单：

CONFIGURATIONCOUNT_4OFCOUNTERIS

FORCOUNT4

ENDFOR；

ENDCOUNT_4；

CONFIGURATIONCOUNT_8OFCOUNTERIS

FORCOUNT8

ENDFOR；

ENDCOUNT_8；计数器的配置

第18页，共22页，2023年，2月20日，星期三19当结构体中含有多个引用元件时，可以采用元件配置，以指明引用元件的具体位置。

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2.元件配置

格式：

CONFIGURATION

配置名OF

实体名IS

FOR

选配结构体名FOR

元件例化标号:元件名USECONFIGURATION

库名.元件配置名；或

USEENTITY

库名.实体名（结构体名）；

ENDFOR；…

ENDFOR；END

配置名；

第19页，共22页，2023年，2月20日，星期三20

CONFIGURATIONmux_cfgOFmux21IS

FORstructure

FORU2，U3:and2

USECONFIGURATIONWORK.and2_cfg；

ENDFOR；

FORU4:or2

USECONFIGURATIONWORK.or2_cfg；

ENDFOR；

ENDFOR；

ENDmux_