vhdl

Все популярнее становится тенденция создания устройства на одном кристалле. Да, в любой момент можно создать плату со жменей контроллеров и наладить между ними обмен (будь то spi, uart или еще что), но зачем это делать, если можно создать систему на одном кристале?! Всего одна микросхема! Как следствие простая схема и плата. Компактный размер.
ПЛИС безусловно в этом плане лидер. Но без процессора порой не обойтись. Ведь бизнес логику писать на vhdl/verilog как-то не вставляет.

Волею судьбы занят сейчас программированием ПЛИС компании Altera семейства Cyclone IV. А тут, как известно, рано или поздно встает вопрос о моделировании.
Вы возможно скажете: "Ну так бери ModelSim и моделируй". Только одна проблема! Я ленивый...

Первым отличием, которое встречает программист изучая VHDL является оператор присваивания. Тут, в отличии от других языков программирования, различают сигналы и переменные. Для каждого из них свой оператор присваивания:

ЦЕЛЫЙ ТИП

Обьекты целого типа используются для представления абстрактных
числовых значений. Тип integer является предопределенным. Добавочные
целые типы могут быть обьявлены явно заданием диапазона значений,
допустимых для обьектов данного типа. Рассмотрим несколько примеров
обьявлений целых типов.

Эта статья основана на переписке по электронной почте, которую я вел с одним VHDL экспертом. Если вы просмотрите некоторые форумы о VHDL, то вы можете увидеть некоторые предложения, например, использовать "numeric_std" библиотеку вместо "std_logic_arith" и "std_logic_unsigned". Я в этом сомневался, прежде чем, (к сожалению я не знаю его фамилию) рассказал мне:

При разработке для ПЛИС всегда есть два варианта, либо разрабатывать цифровое устройство схематически (путем составления его схемы из готовых элементов) или описание на его посредством языков вроде VHDL, Verilog.
Исключением не является и проектирование счетчиков.
Счетчики - одно из простейших цифровых устройств. Счетчики делят на суммирующие (с прямым счетом) и вычитающие (с обратным счетом). Другим не маловажным параметром является разрядность счетчика.
В данной статье речь пойдет о четырехразрядном суммирующем счетчике.

Мы уже знакомы с тем Что такое entity, теперь, когда мы уже умеем задавать входы и выходы для нашего цифрового устройства, позаботимся об описании процесса его функционирования.

Как видно из изображения архитектура это что-то вроде "внутренностей" цифрового устройства. К примеру откроем техническую документацию (так красиво обзывают datasheet) на буфер 74hc244 и перейдём в раздел Functional diagram:

Программирование уже давно стало отдельной отраслью современной науки. Уже трудно представить электронное устройство, которое не нуждается в программной части.

Основная часть устройств реализуется с использованием микроконтроллера. Но существует огромное количество задач требующих экстремальных характеристик быстродействия, пропускной способности, энергопотребления.

Довльно нужная вещь этот ваш сдвиговый регистр...

Напишем простейший вариант реализации на VHDL. Из входов у нас будет: тактирование (С, он же CLK), вход данных (serial input) и выход (serial output).

Принципиальных ограничений на разрядность нет, но мы сегодня будем стереотипными пацанами ;) сделаем 8-ми битный регистр.

Будем использовать тип std_logic. Для чего будем использовать библиотеки:

Как я уже писал, заказал себе отладочную плату с EP2C5T144 на борту. Плата пришла, а вот программатор ещё к сожалению нет.

Тем временем смоделируем логическую функцию. Ну и первым делом создадим её конечно.
Quartus II позволяет создавать схему на базовых логических элементах.
Итак проект мы создали в предыдущей статье, добавим новый файл. Жмём File -- New или по обозначенной пиктограмме: