VHDL在數(shù)字集成電路設(shè)計中的應(yīng)用

鄭城

摘 要：隨著現(xiàn)代社會的不斷發(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)計需求和要求，因此需要在硬件的基礎(chǔ)上進行電子設(shè)計。在這個過程當中，VHDL可以說是一個現(xiàn)代化的數(shù)字集成電路設(shè)計語言的先驅(qū)，成為了現(xiàn)代電子產(chǎn)品設(shè)計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)計當中。本文首先對VHDL進行了概述；其次對于VHDL在數(shù)字集成電路當中的實際應(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)代社會的發(fā)展過程當中，數(shù)字化的發(fā)展得到了相當迅速的應(yīng)用，在數(shù)字集成電路當中得到了廣泛的應(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)用過程當中，需要根據(jù)實際情況來進行更新?lián)Q代。在現(xiàn)代產(chǎn)品的功能當中，需要進行不斷的增加，對產(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)計的周期和時間，從而提高產(chǎn)品本身的生命周期。在此基礎(chǔ)上，需要進行現(xiàn)場可編程邏輯器件的應(yīng)用，主要以計算機來做為開發(fā)工具，采取系統(tǒng)的開發(fā)方案來進行設(shè)計和實行，最終實現(xiàn)數(shù)字化的發(fā)展。

1 VHDL概述

VHDL，可以對數(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，其中所具備的語言形式和描述風(fēng)格都和句法是類似的，屬于一種計算機高級語言。在VHDL的程序特點當中，主要是將一項工程來進行分為外部和內(nèi)部進行分析。在對一個設(shè)計實體進行外部界面定義之后，就可以直接調(diào)用該實體進行編程操作。在這個過程當中，需要將設(shè)計實體分為內(nèi)部和外部進行分析，成為了VHDL系統(tǒng)設(shè)計的基本點。在這個過程當中，還具備以下幾個方面的特點和特性：

首先，和其硬件描述的語言相比較而言，VHDL對于行為的描述更為貼切，成為了系統(tǒng)設(shè)計領(lǐng)域當中的最佳硬件描述語言。其次VHDL具備豐富的仿真語言和庫函數(shù)，可以對大規(guī)模的集成電路設(shè)計早期存在的系統(tǒng)功能可行性進行檢查，對于設(shè)計實現(xiàn)功能仿真、時序仿真，從而在設(shè)計的初期就可以對整個工程的可行性做出決策，在縮短了決策設(shè)計周期的同時，還可以最大限度的減少研發(fā)成本。另外，VHDL語句當中對于行為能力的描述和程序結(jié)構(gòu)的重組都具有相當大的支撐，并且還可以實現(xiàn)對已經(jīng)設(shè)計好的功能進行再次利用。進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行利用，最終實現(xiàn)事半功倍的效果和目標。同時，在VHDL的設(shè)計完成過程當中，需要利用一定的軟件工具來實現(xiàn)邏輯的綜合和優(yōu)化，在這個過程當中，需要將VHDL自動的轉(zhuǎn)換成為門級網(wǎng)表的形式。在此種設(shè)計方式下，可以最大限度的打破傳統(tǒng)設(shè)計當中存在的瓶頸現(xiàn)象，在減少了電路設(shè)計時間的同時，還可以降低開發(fā)的成本，實現(xiàn)設(shè)計周期的減少和縮短。最后，在VHDL中，對于設(shè)計的描述是具備相對的獨立性的，在設(shè)計者當中，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)計的目標器件，也就是說VHDL的硬件描述和具體的工藝結(jié)構(gòu)和平臺設(shè)計是沒有關(guān)系的。

在VHDL基本程序的結(jié)構(gòu)當中，屬于一個相對完整的VHDL設(shè)計，其中主要是分為以下幾個方面來共同構(gòu)成的，其中分別是庫程序包、實體、結(jié)構(gòu)體以及配置等，在每一個部分當中，都占據(jù)著重要的作用，其中只存在著一個實體和一個與之對應(yīng)的結(jié)構(gòu)體，如圖1所示。

2 VHDL在數(shù)字集成電路設(shè)計當中的應(yīng)用

VHDL在數(shù)字集成電路的設(shè)計當中，需要進行全面的分析和了解，在本文當中主要分為以下幾個方面拉進行了分析：

1）基本界面的設(shè)計和應(yīng)用。在VHDL系統(tǒng)當中，屬于一種系統(tǒng)語言，在實際的應(yīng)用過程當中，需要在數(shù)字編碼的基礎(chǔ)上進行集成電路的設(shè)計，其中，在VHDL的設(shè)計當中，需要進行幾個部分的設(shè)計，其中電子集成電路當中進行應(yīng)用的時候，在數(shù)字集成電路的數(shù)據(jù)分析集合體的應(yīng)用當中，需要最大限度的保障電路設(shè)計結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)狀態(tài)，在對于實體端口的設(shè)計當中，需要根據(jù)程序包的方式來進行實現(xiàn)。在結(jié)構(gòu)優(yōu)化的過程當中，需要根據(jù)實際的系統(tǒng)設(shè)計方式來進行優(yōu)化設(shè)計，并且在結(jié)構(gòu)體當中，需要根據(jù)實體所接收到的電路設(shè)計信息，將信息進行轉(zhuǎn)化為具體的電路操作，最后就需要進行電子集成電路結(jié)構(gòu)的選擇和數(shù)字電路設(shè)計的結(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)計完成。

2）多平臺的融合。VHDL系統(tǒng)當中，在兼容性和靈活性方面是相當巨大的，因此在進行設(shè)計的過程當中，可以充分發(fā)揮其特點，實現(xiàn)數(shù)字集成電路的多平臺融合應(yīng)用。在數(shù)字集成電路的設(shè)計當中，具備了多樣性，可以保證電子數(shù)字平臺的應(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)多平臺的數(shù)據(jù)傳輸結(jié)構(gòu)；同時，在VHDL系統(tǒng)當中，可以實現(xiàn)同步電流傳輸、異步電路傳輸?shù)默F(xiàn)象，實現(xiàn)智能化的外接系統(tǒng)，最后達到系統(tǒng)多平臺資源的綜合應(yīng)用，實現(xiàn)數(shù)字集成電路設(shè)計結(jié)構(gòu)的融合應(yīng)用。

3）集成化運行。VHDL系統(tǒng)在現(xiàn)代數(shù)字集成電路當中的設(shè)計應(yīng)用，需要在傳統(tǒng)數(shù)字電路設(shè)計當中所存在的分散化管理進行集成化的處理和管理，保證其在實際的運用過程當中，可以對電路結(jié)構(gòu)起到一個全面的保障作用。在進行項目運行速度的測試方面，需要將其和內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行合作測試，從而可以對程序當中的數(shù)據(jù)存儲功能進行發(fā)揮。在靈魂多樣性的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方面電路設(shè)計是相當靈活的，可以實現(xiàn)高速的運轉(zhuǎn)，從而降低電路設(shè)計的成本運算。

4）編程設(shè)計融合VHDL。在數(shù)字集成電路設(shè)計當中，需要最大限度的對集成電路的設(shè)計進行編程設(shè)計得綜合分析，其中需要實現(xiàn)項目的輸入、編輯、校驗以及編程，在現(xiàn)代數(shù)字集成電路設(shè)計的過程當中，實現(xiàn)新型電路的結(jié)構(gòu)程序設(shè)計。在VHDL的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計當中，需要實現(xiàn)語言編碼的方式來進行項目運行進度的實現(xiàn)，利用內(nèi)部結(jié)構(gòu)的運作結(jié)合，保證其中的時序功能和數(shù)據(jù)存儲功能可以應(yīng)用到外部語言程序的系統(tǒng)程序化管理當中，最終可以對數(shù)字化集成電路設(shè)計項目的程序?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)計系統(tǒng)的過程當中，屬于一種融合性和系統(tǒng)性相對較高的系統(tǒng)，在語言運行編碼方面的獨立性是相對較高的，因此在模塊工具系統(tǒng)的設(shè)計方面具有相對較高的綜合性，最大限度的實現(xiàn)集成電路設(shè)計得模塊化管理。在這個過程當中，需要在層次性模塊的方式進行系統(tǒng)規(guī)劃。因此利用VHDL可以利用預(yù)先存儲的數(shù)據(jù)來實現(xiàn)對應(yīng)用需求的分析獲取，從中利用數(shù)據(jù)信息來實現(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)計當中，達到提升綜合能力的效果和目標。

6）進制計算融合。VHDL在數(shù)字集成電路當中的應(yīng)用，需要在現(xiàn)代化的數(shù)字計算程序當中進行實現(xiàn)和應(yīng)用，其中對于VHDL語言的運行需要依托與計算程序的運行，其中包括十進制的計算程序和常用的二進制計算程序。但是都需要進行VHDL語言編程的基礎(chǔ)，來實現(xiàn)數(shù)字化集成電路系統(tǒng)設(shè)計的整體運行，外部硬件系統(tǒng)與內(nèi)部電路集成設(shè)計系統(tǒng)之間建立數(shù)據(jù)運行的合理對接，從而到達VHDL在數(shù)字集成電路設(shè)計中運用、發(fā)揮實際的設(shè)計規(guī)劃作用。

3 結(jié)語

綜上所述，在VHDL語言的應(yīng)用過程當中，需要實現(xiàn)數(shù)字電路的設(shè)計過程，可以說是一個以軟件為核心，和器件相配置結(jié)合的過程，在這個過程當中，和具體的硬件是沒有關(guān)系的，在實際的應(yīng)用過程當中，具備了很強的電路系統(tǒng)和建模能力，可以從多個層次當中來實現(xiàn)對數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計，設(shè)計數(shù)字電路方面變得更加靈活，其設(shè)計周期也可以最大限度的減少，最終達到提升設(shè)計效率的目標。

參考文獻

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