硬件描述語(yǔ)言有多少種

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什么是硬件描述語(yǔ)言，你知道嗎?今天就讓我來(lái)教下大家吧，快來(lái)看看吧，夢(mèng)想能讓大家有所收獲!

什么是硬件描述語(yǔ)言

硬件描述語(yǔ)言HDL是一種用形式化方法描述數(shù)字電路和系統(tǒng)的語(yǔ)言。利用這種語(yǔ)言，數(shù)字電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可以從上層到下層(從抽象到概括)逐層描述自己的設(shè)計(jì)思想，用一系列分層次的模塊來(lái)表示極其繁雜的數(shù)字系統(tǒng)。然后，利用電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化(EDA)工具，逐層舉行仿真驗(yàn)證，再把其中需要變?yōu)閷?shí)際電路的模塊組合，經(jīng)過(guò)自動(dòng)綜合工具轉(zhuǎn)換到門(mén)級(jí)電路網(wǎng)表。接下去，再用專(zhuān)用集成電路ASIC或現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列FPGA自動(dòng)布局布線(xiàn)工具，把網(wǎng)表轉(zhuǎn)換為要實(shí)現(xiàn)的概括電路布線(xiàn)布局。

硬件描述語(yǔ)言的概述

隨著EDA技術(shù)的進(jìn)展，使用硬件語(yǔ)言設(shè)計(jì)PLD/FPGA成為一種趨勢(shì)。目前最主要的硬件描述語(yǔ)言是VHDL和VerilogHDL。VHDL進(jìn)展的較早，語(yǔ)法嚴(yán)格，而VerilogHDL是在C語(yǔ)言的根基上進(jìn)展起來(lái)的一種硬件描述語(yǔ)言，語(yǔ)法較自由。VHDL和VerilogHDL兩者相比，VHDL的書(shū)寫(xiě)規(guī)矩比Verilog煩瑣一些，但verilog自由的語(yǔ)法也輕易讓少數(shù)初學(xué)者出錯(cuò)。國(guó)外電子專(zhuān)業(yè)好多會(huì)在本科階段教授VHDL,在研究生階段教授verilog。從國(guó)內(nèi)來(lái)看，VHDL的參考書(shū)好多，便于查找資料，而VerilogHDL的參考書(shū)相對(duì)較少，這給學(xué)習(xí)VerilogHDL帶來(lái)一些困難。從EDA技術(shù)的進(jìn)展上看，已展現(xiàn)用于CPLD/FPGA設(shè)計(jì)的硬件C語(yǔ)言編譯軟件，雖然還不成熟，應(yīng)用極少，但它有可能會(huì)成為繼VHDL和Verilog之后，設(shè)計(jì)大規(guī)模CPLD/FPGA的又一種手段。硬件描述語(yǔ)言的布局

硬件描述語(yǔ)言的優(yōu)點(diǎn)

(1)與其他的硬件描述語(yǔ)言相比，VHDL具有更強(qiáng)的行為描述才能，從而抉擇了他成為系統(tǒng)設(shè)計(jì)領(lǐng)域最正確的硬件描述語(yǔ)言。強(qiáng)大的行為描述才能是避開(kāi)概括的器件布局，從規(guī)律行為上描述和設(shè)計(jì)大規(guī)模電子系統(tǒng)的重要保證。

(2)VHDL豐富的仿真語(yǔ)句和庫(kù)函數(shù)，使得在任何大系統(tǒng)的設(shè)計(jì)早期就能查驗(yàn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的功能可行性，隨時(shí)可對(duì)設(shè)計(jì)舉行仿真模擬。

(3)VHDL語(yǔ)句的行為描述才能和程序布局抉擇了他具有支持大規(guī)模設(shè)計(jì)的分解和已有設(shè)計(jì)的再利用功能。符合市場(chǎng)需求的大規(guī)模系統(tǒng)高效，高速的完成務(wù)必有多人甚至多個(gè)代發(fā)組共同并行工作才能實(shí)現(xiàn)。

(4)對(duì)于用VHDL完成的一個(gè)確定的設(shè)計(jì)，可以利用EDA工具舉行規(guī)律綜合和優(yōu)化，并自動(dòng)的把VHDL描述設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變成門(mén)級(jí)網(wǎng)表。

(5)VHDL對(duì)設(shè)計(jì)的描述具有相對(duì)獨(dú)立性，設(shè)計(jì)者可以不懂硬件的布局，也不必管理最終設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)器件是什么，而舉行獨(dú)立的設(shè)計(jì)。硬件描述語(yǔ)言的用途HDL有兩種用途：系統(tǒng)仿真和硬件實(shí)現(xiàn)。假設(shè)程序只用于仿真，那么幾乎全體的語(yǔ)法和編程方法都可以使用。但假設(shè)我們的程序是用于硬件實(shí)現(xiàn)(例如：用于FPGA設(shè)計(jì))，那么我們就務(wù)必保證程序可綜合(程序的功能可以用硬件電路實(shí)現(xiàn))。不成綜合的HDL語(yǔ)句在軟件綜合時(shí)將被疏忽或者報(bào)錯(cuò)。我們應(yīng)當(dāng)牢記一點(diǎn)：全體的HDL描述都可以用于仿真，但不是全體的HDL描述都能用硬件實(shí)現(xiàn)。

硬件描述語(yǔ)言開(kāi)發(fā)流程

用VHDL/VerilogHD語(yǔ)言開(kāi)發(fā)PLD/FPGA的完整流程為：

1.文本編輯：用任何文本編輯器都可以舉行，也可以用專(zhuān)用的HDL編輯環(huán)境。通常VHDL文件保存為.vhd文件，Verilog文件保存為.v文件

2.功能仿真：將文件調(diào)入HDL仿真軟件舉行功能仿真，檢查規(guī)律功能是否正確(也叫前仿真，對(duì)簡(jiǎn)樸的設(shè)計(jì)可以跳過(guò)這一步，只在布線(xiàn)完成以后，舉行時(shí)序仿真)

3.規(guī)律綜合：將源文件調(diào)入規(guī)律綜合軟件舉行綜合，即把語(yǔ)言綜合成最簡(jiǎn)的布爾表達(dá)式和信號(hào)的連接關(guān)系。規(guī)律綜合軟件會(huì)生成.edf(edif)的EDA工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)文件。

4.布局布線(xiàn)：將.edf文件調(diào)入PLD廠家供給的軟件中舉行布線(xiàn)，即把設(shè)計(jì)好的規(guī)律安放到PLD/FPGA內(nèi)

5.時(shí)序仿真：需要利用在布局布線(xiàn)中獲得的精確參數(shù)，用仿真軟件驗(yàn)證電路的時(shí)序。(也叫后仿真)

6.編程下載：確認(rèn)仿真無(wú)誤后，將文件下載到芯片中

硬件描述語(yǔ)言與原理圖輸入法的關(guān)系

HDL和傳統(tǒng)的原理圖輸入方法的關(guān)系就好比是高級(jí)語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言的關(guān)系。HDL的可移植性好，使用便當(dāng)，但效率不如原理圖;原理圖輸入的可控性好，效率高，對(duì)比直觀，但設(shè)計(jì)大規(guī)模CPLD/FPGA時(shí)顯得很煩瑣，移植性差。在真正的PLD/FPGA設(shè)計(jì)中，通常建議采用原理圖和HDL結(jié)合的方法來(lái)設(shè)計(jì)，適合用原理圖的地方就用原理圖，適合用HDL的地方就用HDL，并沒(méi)有強(qiáng)制的規(guī)定。在最短的時(shí)間內(nèi)，用自己最熟諳的工具設(shè)計(jì)出高效，穩(wěn)定，符合設(shè)計(jì)要求的電路才是我們的最終目的。

硬件描述語(yǔ)言的進(jìn)展

硬件描述語(yǔ)言HDL的進(jìn)展至今已有20多年的歷史，并告成地應(yīng)用于設(shè)計(jì)的各個(gè)階段：建模、仿真、驗(yàn)證和綜合等。到20世紀(jì)80年頭，已展現(xiàn)了上百種硬件描述語(yǔ)言，對(duì)設(shè)計(jì)自動(dòng)化曾起到了極大的促進(jìn)和推動(dòng)作用。但是，這些語(yǔ)言一般各自面向特定的設(shè)計(jì)領(lǐng)域和層次，而且眾多的語(yǔ)言使用戶(hù)無(wú)所適從。因此，急需一種面向設(shè)計(jì)的多領(lǐng)域、多層次并得到普遍認(rèn)同的標(biāo)準(zhǔn)硬件描述語(yǔ)言。20世紀(jì)80年頭后期，VHDL和VerilogHDL語(yǔ)言適應(yīng)了這種趨勢(shì)的要求，先后成為IEEE標(biāo)準(zhǔn)。

現(xiàn)在，隨著系統(tǒng)級(jí)FPGA以及系統(tǒng)芯