河南大学《EDA》vhdl语言的高级使用技巧(3)

摘要:通用存储器是数字系统中重要的模块,本文介绍了一种利用VHDL硬件描述语言实现可移植通用存储器IP核的思路与方法,实验研究表明,该方法具有可移植性强、扩展性及灵活性好的特点,有效地改善了数字系统设计的效率。

关键字:VHDL;RAM存储器;分布式RAM;块状RAM;IP核;FPGA

一 引言

随着现代EDA技术的发展,可编程逻辑器件已广泛应用于数字信号处理、网络通信、工业控制、计算机相关产品中;存储器是数字应用系统中必不可少的模块。在现代可编程逻辑器件的设计中,为了缩短设计周期,减少开发、调试的时间,通常利用芯片厂家提供的专用IP (Intellectual Property)核完成常见模块的设计。这种调用现有IP核的方法被广泛应用于存储器模块设计中。但是由于IP核的商业性、闭源性[1],使其在使用中,缺乏灵活性和可移植性。

本文重点讨论了用VHDL硬件描述语言,直接调用可编程逻辑器件底层的硬件资源完成可移植通用存储器IP核的设计思路、方法与实例,并给出了一种可在ISE和QuartusII 等设计平台编译下载的RAM随机访问存储器的VHDL语言源程序。

二 VHDL语言

1 VHDL语言概述

Very-High-Speed Integrated Circuit HardwareDescription Language,诞生于1982年。1987年底，VHDL被IEEE和美国国防部确认为标准硬件描述语言 。自IEEE-1076（简称87版)之后，各EDA公司相继推出自己的VHDL设计环境，或宣布自己的设计工具可以和VHDL接口。1993年，IEEE对VHDL进行了修订，从更高的抽象层次和系统描述能力上扩展VHDL的内容，公布了新版本的VHDL，即IEEE标准的1076-1993版本，简称93版。VHDL和Verilog作为IEEE的工业标准硬件描述语言，得到众多EDA公司支持，在电子工程领域，已成为事实上的通用硬件描述语言。 VHDL翻译成中文就是超高速集成电路硬件描述语言，主要是应用在数字电路的设计中。目前，它在中国的应用多数是用在FPGA/CPLD/EPLD的设计中。当然在一些实力较为雄厚的单位，它也被用来设计ASIC。

VHDL主要用于描述数字系统的结构，行为，功能和接口。除了含有许多具有硬件特征的语句外，VHDL的语言形式、描述风格以及语法是十分类似于一般的计算机高级语言。VHDL的程序结构特点是将一项工程设计，或称设计实体（可以是一个元件，一个电路模块或一个系统）