Структура программы на языке ahdl

 

Программа на языке AHDL имеет определенную структуру. Раздел программы должны следовать в следующем порядке:

Title Statement

Include Statement

Constant Statement

Define Statement

Parameters Statement

Function Prototype Statement

Options Statement

Assert Statement

 

Subdesigh Section

Variable Section

- Instance Declaration

- Node Declaration

- Register Declaration

- State Machine Declaration

- Machine Alias Declaration

- If Generate Statement

 

Logic Section

- Defaults Statement

- Assert Statement

- Boolean Equations

- Boolean Control Equations

- Case Statement

- For Generata Statement

- If Then Statement

- If Generata Statement

- In-Line Logic Function Reference

- Truth Table Statement

 

Из всех перечисленных разделов являются обязательными только Subdesign Section и Logic Section.

 

Title Statement. Раздел заголовка позволяет дать название модулю. С этим именем будет сформирован файла отчета (Report File). В файле этот раздел может присутствовать только один раз.

Правила синтаксиса:

• Раздел начинается с ключевого слова TITLE, за которым следует тек­стовая строка, заключенная в двойные кавычки ("). В конце заголовка (;).

• Текстовая строка может содержать до 255 символов включительно. Она не должна содержать символов конца строки или конца страницы.

• Для включения в текстовую строку двойных кавычек следует исполь­зовать дополнительную пару двойных кавычек: " " " FL ЕХ 8000 " " Programmable Timer".

 

Include Statement. Этот оператор позволяет включить содержимое указанного файла в текст данной программы. В файле этот оператор мо­жет использоваться неограниченное число раз.

Правила синтаксиса:

• Оператор начинается с ключевого слова INCLUDE, за которым в двойных кавычках (") указывается имя файла включения (Include file).Далее ставится символ (;).

• Если явно не задано расширение файла включения, то компилятор ищет файл, имеющий заданное имя и расширение INC.

• Имя файла, указанное в операторе включения, не должно содержать пути к файлу.

 

Constant Statement. Оператор определения константы позволяет при­своить имени константы значение числа, либо результата вычисления арифметического выражения. В файле этот оператор может использовать­ся неограниченное число раз.

Правила синтаксиса:

• Оператор начинается с ключевого слова CONSTANТ, за которым сле­дует символическое имя, символ (=), число или арифметическое вы­ражение. Далее ставится точка с запятой (;).

•  Имя константы должно быть уникальным и не должно содержать пробелов.

• Ссылка на константу допускается только после ее определения.

• При определении константы могут использоваться заданные ранее константы.

• Циклическое определение констант недопустимо.

Арифметическое выражение, определяющее константу, вычисляется компилятором и заменяется числом на этапе анализа синтаксиса. Приме­нение арифметических выражений при определении констант не приводит к использованию логических ресурсов PLD.

 

Define Statement. Оператор обозначения позволяет присвоить арифметическим выражениям символические имена. В файле этот опера­тор может использоваться неограниченное число раз.

Правила синтаксиса:

• Оператор начинается с ключевого слова DEFINE, за которым следует символическое имя арифметического выражения со списком аргумен­тов, заключенным в скобки. За списком аргументов ставится знак (=), далее следует арифметическое выражение и символ (;).

• Список аргументов может содержать один или более аргументов. Ар­гументы в списке отделяются друг от друга запятой.

• Символическое имя должно быть уникальным и не должно содержать пробелов.

• Ссылка на символическое имя арифметического выражения допустима только после его описания в разделе DEFINE.

• Обозначаемое арифметическое выражение может содержать символи­ческое имя обозначенного ранее арифметического выражения.

 

Parameters Statement. Оператор объявления параметров позволяет объявить параметры, управляющие реализацией параметризированных модулей. В файле этот оператор может использоваться неограниченное число раз.

1. PARAMETERS

 <RLENAME="myfite.mif",

WIDTH,

 AD_WIDTH,

NUMWORDS=2"ACLWIDTH);

2. PARAMETERS (DEVICE_FAMILY);

DEVICE_FAMILY предопределенный параметр языка AHDL. Его значение может быть задано в окне Device (меню Assign).

Правила синтаксиса:

• Оператор начинается с ключевого слова PARAMETERS, за которым следует заключенный в скобки список параметров. После закрываю­щей скобки ставится символ <;).

• Список параметров может содержать один или несколько параметров.

• Параметры в списке отделяются друг от друга запятой (,).

• Значение параметра по умолчанию (defaults) указывается после сим­вола (=). Задание этого значения необязательно.

• Параметр может задаваться через другой параметр.

• Циклическое задание параметров недопустимо.

• Заданное пользователем имя параметра должно быть уникальным и не содержать пробелов.

• Областью действия параметра является текст, в котором он был объявлен.

 

Function Prototype Statement. Оператор описания прототипа позволяет описать параметры модулей (примитивов), которые будут использованы в тексте. В файле этот оператор может использоваться неограниченное число раз.

 

Примеры:

1. FUNCTION Ipm_add sub

(Cin, data [LPM_W1DTH-1.. 0], datab [LPM_WlDTH-1.. 0], add_sub) – входы модуля

WITH (LPM_WIDTH, LPM_REPRESENTATION,

 LPM_DIRECTION, ADDERTYPE,

ONE_INPUT_IS_CONSTANT) – передаваемые параметры

RETURNS (resuit[LPM_WIDTH-1.. 0], Gout, overflow); - выходы модуля

2. FUNCTION compare (a[3..0], b[3..0])

(RETURNS (less, equal, greater);

Правила синтаксиса:

• Оператор начинается с ключевого слова FUNCTION, за которым сле­дует имя модуля, далее заключенный в скобки список входов модуля. При описании прототипа параметризированного модуля далее следует ключевое слово WITH и заключенный в скобки список передаваемых в модуль параметров. Затем указывается ключевое слово RETURNS, далее заключенный в скобки список выходов модуля. Оператор окан­чивается символом (;).

• Элементы списков отделяются друг от друга запятыми.

 

Options Statement. Этот оператор позволяет определить в группе элемент с меньшим индексом (В1ТО) как:

• LSB - младший разряд. При этом индексы в группах должны указы­ваться в убывающей слева направо последовательности.

• MSB - старший разряд. При этом индексы в группах должны указы­ваться в возрастающей слева направо последовательности.

• ANY. При этом порядок перечисления индексов в группе произволь­ный.

При нарушении порядка перечисления индексов в группах появляется предупреждение компилятора.

Пример:

OPTIONS ВITО = MSВ;

 Правила синтаксиса:

• Оператор задания опции начинается с ключевого слова OPTIONS, за которым следует ключевое слово BITO, символ «равно» (=) и одно из ключевых слов LSВ, MSВ, ANY. Далее ставится точка с запятой (;).

• Если опция не задана, то по умолчанию предполагается, что BITO=LSB.

• Значение опции, заданное в файле верхнего уровня иерархии описа­ний проекта, распространяется и на файлы с описанием модулей ниж­них уровней иерархии, если в них явно не задано другое значение оп­ции.

• В файле этот оператор может использоваться только один раз.

 

Assert Statement. Оператор контроля позволяет проверить истинность арифметического выражения, а для случая, когда оно ложно, указать текст сообщения и определить реакцию компилятора. В файле этот опера­тор может использоваться неограниченное число раз.

Пример:

ASSERT(WIDTH>0)

REPORT "Width (%} must be apositive integer" WIDTH

SEVERITY ERROR;

Правила синтаксиса:

Оператор начинается с ключевого слова ASSERT, за которым следует арифметическое выражение. Если значение выражения False, то кон­тролируемое условие считается невыполненным, и приложение Message Ргосеssor отображает заключенное в двойные кавычки сообщение, следующее за ключевым словом REPORT.

Сообщение может содержать символ процент (%), который заменяется значением переменной, указываемой после закрывающих двойных ка­вычек. Если используется несколько символов процента (%), то пере­менные перечисляются через запятую в том порядке, в котором долж­ны подставляться их значения.

Необязательное ключевое слово SEVERITY позволяет задать реакцию компилятора: ERROR - ошибка, WARNING - предупреждение, INFO - информация. При отсутствии ключевого слова SEVERITY сообще­ние, но умолчанию, имеет значение ERROR.

Если ключевое слово REPORT и соответствующее сообщение не были указаны в операторе, то при невыполненных условиях контроля про­цессор сообщений отображает следующую строчку:

< ERROR, WARNING, INFO >: Line <номер строки>, File <имя файла> Assertion failed

• Оператор контроля оканчивается символом (;).

Допустимо применение оператора в разделе описания логики (Logic Section).

 

Subdesign Section. Раздел описания модуля позволяет задать имя мо­дуля и перечислить его выводы. Имя модуля должно совпадать с именем его текстового файла. Если модуль является модулем верхнего уровня ие­рархии, то его имя является одновременно и именем проекта, поэтому это имя будут иметь все вспомогательные файлы. В файле этот раздел может присутствовать только один раз.

Правила синтаксиса:

• Раздел начинается с ключевого слова SUBDESING, за которым следу­ет имя модуля. Максимальная длина имени 32 символа.

• После имени модуля следует заключенный в круглые скобки список его выводов.

• Типы выводов: INPUT - вход, OUTPUT - выход, BIDIR -двунаправленный вывод, MACHINE INPUD - вход импортируемых состоя­ний автомата, MACHINE OUTPUT - выход экспортируемых состоя­ний автомата. Выводы MACHINE INPUT и MACHINE OUTPUT не могут быть использованы в описании модуля верхнего уровня проекта, т.е. модуля, выводы которого являются выводами микросхемы.

• Выводы перечисляются через занятую в одну или несколько строчек. В конце перечня однотипных выводов символ (:), затем ключевое слово, указывающее тип выводов, и далее символ (;).

• После ключевого слова INPUT может быть указано значение по умолчанию (GND, VCC) входного сигнала. Это значение подается на вход в случае, если он окажется неподключенным при использовании данного модуля в иерархическом проекте.

 

Variable Section. Раздел переменных позволяет задать внутренние переменные модуля, используемые в разделе описания логики (Logic Section). В файле этот раздел может присутствовать только один раз.

Переменные в языке AHDL представляют собой имена цепей; цепей с тремя состояниями; модулей, используемых в описании.

Правила синтаксиса:

• Раздел начинается с ключевого слова WARIABLE. Далее следуют: символическое имя переменной, символ (:), тип переменной, символ (;). Имена однотипных переменных могут быть перечислены через запятую.

• Допустимые типы переменных: NODE - цепь; TRI_STATE_NODE -цепь с тремя состояниями; модуль более низкого уровня иерархии; примитив; конечный автомат; псевдоним конечного автомата.

• Раздел переменных может содержать оператор IF GENERATE, позволяющий, в зависимости от значения оцениваемого в операторе арифметического выражения, управлять заданием переменных.

Logic Section. Раздел описания логики позволяет дать функциональное описание проектируемого модуля. В файле этот раздел должен быть единственным.

Правила синтаксиса:

• Раздел начинается с ключевого слова BEGIN и заканчивается ключевым словом END, за которым следует точка с запятой (;).

• В разделе могут быть использованы:

Defaults Statement (Оператор задания исходных значений);

Вооlеаn Equations (булевы уравнения);

Воо1еап Control Equations (булевы уравнения для описания функционирования);

Case Statement (Оператор CASE);

If Then Statement (Оператор If Then);

If Generate Statement (Оператор IF Generate);

In-line Logic Function reference (непосредственное обращение к функциям);

For Generate Statement (Оператор For Generate);

Truth Table Statement (Таблица истинности);

Assert Statement (Оператор контроля).

 

Если в разделе логики используется оператор задания значений по умолчанию (Defaults Statement), то он должен находиться сразу после ключевого слова BEGIN. Другие операторы могут следовать в произвольном порядке.

Числа

Язык AHDL поддерживает все комбинации десятичных, двоичных, восьмеричных и шестнадцатеричных чисел.

Таблица 3.1.

Основание	Формат
Десятичное	<последовательность цифр 0..9>
Двоичное	B<последовательность цифр 0, 1, X>
Восьмеричное	O<последовательность цифр 0..7> или Q<последовательность цифр 0..7>
Шестнадцатеричное	X<последовательность цифр 0..9, A..F> или H<последовательность цифр 0..9, A..F >

 

Пример:

SUBDESIGN decode1

(

address[15..0]: INPUT;

chip_enable; OUTPUT;

)

BEGIN

chip_enable = (address [15..0] == H»0370»)

END;

Это дешифратор адреса, формирующий высокий активный уровень сигнала разрешения доступа к магистрали, если адрес на входе равен шестнадцатеричному числу 370 h. В этом примере десятичные числа использованы для указания размерности массива разрядов шины адреса. Шестнадцатеричное число Н«0370» - это значение адреса, при котором формируется активный разрешающий сигнал.

 

 

Имена

Имена могут присваиваться следующим элементам:

• портам, цепям и шинам;

• константам;

• переменным конечных автоматов, битам состояний и именам

состояний;

• экземплярам;

• параметрам;

• оценочным функциям;

• именованным операторам;

• сегментам памяти;

• подпроектам.

Синтаксис имен в языке AHDL подчиняется общепринятым правилам многих других языков:

• Имя может содержать буквы, цифры и символ (_). Прописные и строчные буквы не различаются. Имя не должно быть зарезервирован­ным словом.

• Имя должно начинаться с буквы и не должно заканчиваться символом (_)

• Строковые имена заключаются в одиночные кавычки (‘).

Имена цепей могут содержать до 32 символов. Если имя цепи не присвоено, она получает имя по умолчанию.

В следующих таблицах приведены зарезервированные слова (ключевые слова и служебные имена), а также символы языка AHDL.

 

Таблица 3.2.

Ключевые слова

 

AND	FUNCTION	OUTPUT
ASSERT	GENERATE	PARAMETERS
BEGIN	GND	REPORT
BIOIR	HELP_ID	RETURNS
BITS	IF	SEGMENTS
BURIED	INCLUDE	SEVERITY
CASE	INPUT	STATES
CLIQUE	IS	SUBDESIGN
CONECTED_PINS	LOG2	TABLE
CONSTANT	MACHINE	THEN
DEFAULTS	MOD	TITLE
DEFINE	NAND	TO
DESIGN	NODE	TRI_STATE_NODE
DEVICE	NOR		VARIABLE
DIV	NOT	VCC
ELSE	OF	WHEN
ELSIF	OPTIONS	WITH
END	OR	XNOR
FOR	OTHERS	XOR

 

Таблица 3.3.

 

Служебные имена

 

CARRY	JKFFE	SRFFE
CASCADE	JKFF	SRFF
CEIL	LATCH	TFFE
DFFE	LCELL	TFF
OFF	MCELL	TRI
EXP	MEMORY	USED
FLOOR	OPENDRN	WIRE
GLOBAL	SOFT	X

 

 

Таблица 3.4.

 

Символы языка AHDL

 

–	Подчёркивание (Underscore)
-	Тире (Dash)
/	Косая черта (Slash)
--	Двойное тире
%	Процент (Percent)
()	Открывающая и закрывающая скобки (Left and Right Parentheses)
[ ]	Открывающая и закрывающая прямоугольные скобки(Left and Right Brackets)
‘…’	Открывающая и закрывающая кавычки (Quotation marks)
"…"	Двойные кавычки (Double Quotation)
.	Точка (Period)
..	Двойная тока
;	Точка с запятой (Semicolon)
,	Запятая (Comma)
:	Двоеточие (Colon)
=	Равенство (Equals)
=>	Стрелка (Arrow)
+	Плюс (Plus)
-	Минус (Minus)
= =	Двойное равенство
!	Восклицательный знак (Exclamation point)
!=	Восклицательный знак и равенство
>	Больше (Greater than)
>=	Больше или равно
<	Меньше (Less than)
<=	Меньше или равно
&	Амперсанд (Ampersand)
!&	Восклицательный знак и амперсанд
$	Доллар (Dollar sign)
!$	Восклицательный знак и доллар
#	Фунт (Pound sign)
!#	Восклицательный знак и фунт
?	Вопросительный знак (Question mark)

 

Константы

 

Константы в NODE можно использовать, давая имя числу или тексто­вой строке. Константы определяются с помощью оператора Constant. В нем константу можно определить с помощью арифметического выражения. Оператора Constant имеет следующие правила синтаксиса и семантики:

• Оператор начинается с ключевого слова CONSTANT, за которым сле­дует символическое имя константы, затем символ '=', затем число или арифметическое выражение. Оператор завершается символом ';'.

• В арифметическое выражение оператора Constant могут входить име­на констант, определенных ранее.

• Компилятор из выражения оператора Constant формирует число, ло­гика для этого выражения не создается.

• Использование циклических ссылок на другие имена констант недо­пустимы.

• Использовать имя константы можно только после ее определения.

Примеры

CONSTANT UPPER_LIMIT = 130;

CONSTANT FOO = 1;

CONSTANT FOO_PLUS_ONE = FOO+1;

 

Переменные

Переменные описываются в необязательном разделе Variable.

• Раздел начинается с ключевого слова VARIABLE, за которым следу­ют символические имена, разделенные запятыми, далее символ двоето­чия ';' и тип переменной.

«   Допустимыми типами переменных являются NODE, TRI_STATE_NODE, имена примитивов, мегафункций, макрофункций, машины состояний.

• Раздел завершается символом ';'.

Объявление переменной типа NODE удобно для хранения значений промежуточных выражений, ей можно присвоить значение по умолчанию.

 

Порты

Порт - это вход или выход логической функции. Порты могут нахо­диться в двух местах:

• Порт, являющийся входом или выходом текущего файла, объявляется

в разделе Subdesign. Формат объявления следующий:

<имя порта>: <тип порта> [= <значение по умолчанию>]

Имеются следующие типы портов:

Таблица 3.5.

 

INPUT	MACHINE INPUT
OUTPUT	MACHINE OUTPUT
BIDIR

 

• Порт, являющийся входом или выходом файла более низкого уровня или примитива, используется в разделе logic.

 

Цепи

Цепь, объявленная с помощью слова Node в разделе Variable может использоваться для хранения значения промежуточного выражения. Такие объявления полезны при повторном использовании этого выражения. При этом выражение можно заменить именем цепи, которое легче читается.

Цели бывают типа Node и Tri_State_Node. Эти типы отличаются тем, что Node связывают сигналы функцией Проводное - И (значения по умолчанию в операторах Defaults равно VСС) или Проводное - ИЛИ (значения по умолчанию в операторах Defaults равно GND), а Tri_State_Node привязывают сигналы к одной и той же цепи.

 

Группы, шины (группы цепей)

Такие однотипные элементы, как символические имена, порты, цепи можно объединять в группы. Имя группы можно определить именем с од­ним диапазоном, двумя диапазонами или именем в последовательном фор­мате.

a [1..5]

d [1..3] [1..6]

(f, g, h)

Шина (группа цепей) может иметь до 256 бит, трактуется как коллек­ция цепей и работает как одно целое.

В булевых уравнения шина может приравниваться булеву выражению, другой шине, одной цепи, VCC, GND, 1, 0. Оператор Option можно ис­пользовать для указания, будет ли младший бит наиболее значимым (MSB), наименее значимым (LSB) или каким-либо другим.

После определения шины скобки [ ] являются коротким определением всего диапазона. Равносильны а[4..1] и а [ ], b[5..4][3..2] равносильно b [ ] [ ]. Выполняются следующие правила приравнивания:

• При приравнивании шин одинакового размера приравниваются соот­ветствующие биты.

• Если шина приравнивается цепи, VCC или GND, все ее биты получают эти значения.

• Если шина приравнивается к 1, только наименее значимый бит получает значение 1, остальные соединяются с GND.

Если приравниваются шины не одинакового размера, левая шина должна быть кратна по размеру правой. Значение правой шины мультип­лицируется на левую, они выравниваются по правому биту.

 

Примитивы

Примитивы - это библиотечные функциональные блоки, применяю­щиеся в системе Мах+Рlus II для описания ресурсов VHDL. Примитивы используются в графических (.gdf), текстовых (.tdf) и УНОЬ файлах (.vhd). Символы примитивов для графического редактора доступны в составе библиотеки \maxplus\max2lib\prim.

Таблица 3.6.

Примитивы триггеров и защёлок:

DFF		DFFE
SRFF	SRFFE
TFF		TFFE
JKFF	JKFFE

3. 2.10. Арифметические и логические выражения

В языке AHDL определены два типа выражений - арифметические и логические. Арифметические выражения - это средство формирования конструкций языка AHDL, эти выражения вычисляются компилятором на этапе синтаксического анализа, для их реализации ресурсы PLD не ис­пользуются.

Логические выражения определяют собственно функционирование проектируемого устройства, правила их формирования и интерпретации связаны с особенностями элементов цифровых устройств.

 

Арифметические выражения используются для указания:

• выражений в разделе Define Statement;

• значений констант в разделе Constante Statement;

• границ диапазонов изменения индексов групп;

• границ диапазона переменной в операторе FOR GENERATE;

• выражения в операторах IF GENERATE и ASSERT.

 

Результат арифметического выражения должен быть целым положи­тельным числом, если это не так, то он округляется до большего целого. Существуют две функции для явного задания правил округления: CETL - округление до большего целого; FLOOR - округление до меньшего целого. Арифметические и логические операции, операции сравнения (компарато­ры) имеют следующие приоритеты при вычислении арифметических вы­ражений:

 

Таблица 3.7.

 

Операция/ Компаратор	Пример	Описание	Приоритет
+ (унарный)	+1	плюс	1
-  (унарный)	-1	минус	1
!NOT	!a	отрицание	1
^	a^2	степень	1
MOD	4 MOD 2	модуль	2
DIV	4 DIV 2	деление	2
*	a*2	умножение	2
LOG2	LOG2 (4-3)	логарифм по основанию 2	2
+	1+1	сложение	3
-	1-1	вычитание	3
= = (numeric)	5= =5	равенство чисел	4
= = (string)	"a"= ="b"	равенство строк	4
!=	5! =4	не равно	4
>	5>4	больше	4
>=	5>=5	больше или равно	4
<	a<b+2	меньше	4
Операция/ Компаратор	Пример	Описание	Приоритет
<=	a<=b+2	меньше или равно	4
&	a & b	AND	5
AND	a AND b
!&	1!& 0	NAND	5
NAND	1 NAND 0
$	1 $ 1	XOR	6
XOR	1 XOR 1
!$	1!$1	XNOR	6
XNOR	1 XNOR 1
#	a # b	OR	7
OR	a OR b
!#	a!# b	NOR	7
NOR	a NOR b
?	(5<4)? 3:4	условная операция	8

 

Приоритеты операций могут изменяться при помощи скобок.

 

Булевы выражения и уравнения. Булевы выражения - это операнды (числа, цепи, группы), разделенные знаками арифметических и логиче­ских операций, компараторами (операторами сравнения), сгруппирован­ные с помощью скобок. Эти выражения используются в булевых уравне­ниях и операторах CASE и IF_ТНЕN.

Булево выражение может иметь один из следующих видов:

• операнд

Пример: a, b[5..1], 7, VCC

• ссылка на логическую функцию

Пример: out [15..0]= 16 dmux (q [3..0]);

• Префиксный унарный оператор (! или -), примененный к булеву вы­ражению

Пример:!с

• Два булевых выражения, разделенных бинарным оператором

Пример: d1 $ d3

• Булево выражение, заключенное в скобки

Пример: (!foo & bar)

Результат булева выражения имеет ту же ширину, что и операнды.

Булево уравнение устанавливает цепь, шину, порт и т.п. в состояние, определяемое булевым выражением. Символ (=) в булевом уравнении указывает, что результат булева выражения справа является источником для цепи или шины слева. В булевом уравнении слева может находиться идентификатор, имя порта или группы. Перед ним можно использовать оператор (!) инверсии. Справа в уравнении находится булево выражение, вычисляемое по правилам приоритетов (операции одного приоритета вы­полняются слева направо). Скобки могут изменять порядок вычислений.

Порядок следования булевых уравнений в программе не важен, логи­ческие состояния устанавливаются одновременно.

 

SUBDESIGN boole1

(

a0, a1, b: INPUT;

out1, out2: OUTPUT;

BEGIN

out1=a1 &!a0;

out2=out1 # b;

END;

 

Здесь выходам out1 и out2 присваиваются значения, определяемые булевыми выражениями, в которых участвуют имена входных и выходных портов. Используются операции И, ИЛИ.

Это же устройство можно описать по-другому, используя переменную типа NООЕ.

 

SUBDESIGN boole2

(

a0, al, b: INPUT;

out1, out2: OUTPUT;

)

VARIABLE

a_equals_2: NODE;

BEGIN

a_equals_2 = a1 &!a0;

out1 = a_equals_2

out2 = a_equate_2 # b;

END;

 

Если имя переменной типа NООЕ используется в нескольких выраже­ниях, то ее описание позволяет экономить ресурсы ПЛИС.

В булевых выражениях могут использоваться следующие логические операции:

Таблица 3.8.

 

 

Операция	Пример	Описание
! NOT	!music NOT music	инверсия
& AND	a & b a AND b	И
!& NAND	a [3..1]!& b [5..3] a [3..1] NAND b [5..3]	И-НЕ
Операция	Пример	Описание
!$ XNOR	x2!$ x4 x2 XNOR x4	инверсия исключающего ИЛИ
# OR	tris # tran tris OR tran	ИЛИ
!# NOR	c [8..5]!# d [5..4] c [8..5] NOR d [5..4]	ИЛИ-НЕ

 

Унарная операция NOT может применяться к одноразрядной перемен­ной, группе переменных и к числу. При одноразрядной переменной ре­зультатом является инвертированное значение. В случае группы инверти­руется каждый член группы. В случае числа инвертируется каждый раз­ряд его двоичного представления.

Бинарные операции AND, NAND, ОR, NOR, ХОR, NXOR допускают следующие комбинации операндов:

• оба операнда одноразрядные (переменные, порты, VСС, GND);

• оба операнда являются группами - операция применяется поразрядно, поэтому операнды должны быть одинаковой разрядности;

• один оператор одноразрядный, а другой является группой - однораз­рядный операнд тиражируется до группы, затем к двум группам по­разрядно применяется операция;

• оба операнда числа - они представляются в двоичном формате и к группам двоичных разрядов применяется операция;

•  один операнд число, а другой является одноразрядным, либо группой - число представляется группой двоичных разрядов и операция при­меняется к двум группам двоичных разрядов. Одноразрядный операнд тиражируется в группу, разрядность которой соответствует разрядно­сти двоичного представления числа.

В булевых выражениях могут применяться следующие компараторы (операции сравнения):

Таблица 3.9.

 

Компаратор	Пример	Описание
= = (логическое)	Bus [15..0]= =H "B800"	равно
!= (логическое)	a1!=a3	не равно
> (арифметическое)	c [ ] > d [ ]	больше
>= (арифметическое)	fiu [ ] >= fiu [ ]	больше или равно
< (арифметическое)	c < d+2	меньше
<= (арифметическое)	e <= f-2	меньше или равно

 

Результатом операции сравнения является логический ноль (GND), если условие не выполнено, и логическая единица (VСС), если условие выполнено.

Из таблицы видно, что компараторы делятся на логические и арифме­тические. При логическом сравнении осуществляется поразрядное сравне­ние операндов, а при арифметическом сравнении группа разрядов интер­претируется как двоичное число без знака.

В булевых выражениях могут применяться следующие арифметиче­ские операции:

Таблица 3.10.

Операция	Пример	Описание
+ (унарный)	+ 2	Плюс
• (унарный)	-f [ ]	Минус
+	dd [2..0] + са[2..0]	Сложение
-	gamma [ ] – sigma [ ]	Вычитание

 

Арифметические операции могут выполняться над группами и числа­ми. Если оба операнда являются группами, то они должны иметь одинако­вую разрядность. При операциях над числами они представляются в виде групп двоичных разрядов и автоматически выравниваются.

 

Приоритет операций в булевых выражения следующий:

Таблица 3.11.

 

Приоритет	Операция/ Компаратор:	Описание
1	-	минус, дополнение до 2 (negative)
1	!	инверсия, логическое НЕ (NOT)
2	+	сложение (addition)
2	-	вычитание (subtraction)
3	= =	Равно (equal to)
3	!=	не равно (not equal to)
3	<	Меньше (less than)
3	<=	меньше или равно (less than or equal to)
3	>	Больше (greater than)
3	>=	больше или равно (greater than or equal to)
4	&	И (AND)
4	!&	И-НЕ (NAND)
5	$	ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ (XOR)
5	!$	ИНВЕРСИЯ ИСКЛЮЧАЮЩЕГО ИЛИ (XNOR)
6	#	ИЛИ (OR)
6	!#	ИЛИ-НЕ (NOR)

 

Пример сложного булева уравнения:

a [ ] = ((с [ ] &-В "001101")+е [6..1]) # (р, q, г, s, t, v);

Это выражение вычисляется в следующем порядке:

Двоичное число В"001101" дополняется до 2 и становится В"001101". Унарный (-) имеет высший приоритет.

2. Выполняется операция AND над В"001101" и группой с [ ]. Эта операция имеет второй приоритет из-за скобок.

3. Результат складывается с группой е[6..1].

4. Выполняется операция ОR над результатом и группой (р, q, г, s, t, v).

Общий результат присваивается группе а [ ]. Для правильности урав­нения разрядность группы слева должна быть кратна разрядности группы справа.

 

Комбинационная логика

Комбинационная логика - это конечные автоматы без памяти. Эта ло­гика описывается в AHDL с помощью булевых выражений и уравнений, таблиц истинности, мега и макрофункций.

Реализация табличной логики. Таблицы истинности в языке AHDL задаются с помощью оператора Truth Table. Оператор имеет следующие правила синтаксиса и семантики

• Первая строка оператора до символа (;) является заголовком таблицы. Вначале идет ключевое слово TABLE, за которым следует список вхо­дов (имена, разделенные запятыми). Далее следует символ => и список выходов.

• Последующие строки таблицы содержат списки значений входов и вы­ходов. Списки разделены символом =>. Значения могут быть числами, константами VСС и GND, именами констант, группами чисел или кон­стант. Входные значения могут быть безразличными состояниями (X). Входные и выходные значения соответствуют входам и выходам, ука­занным в заголовке таблицы.

• Описание таблицы завершается ключевыми словами END TABLE и (;).

При использовании этого оператора необходимо соблюдать следующие правила.

• Имена в заголовке таблицы должны представлять собой либо одиноч­ные цепи, либо группы.

• В таблице в качестве входных значений можно употреблять символ безразличного состояния (X) для задания диапазона кодов.

• Размеры списков значений входов и выходов должны точно соответст­вовать размеру списков имен входов и выходов в заголовке. В против­ном случае в качестве выходных используются значения по умолча­нию

• При использовании символа (X) необходимо следить, чтобы диапазо­ны задаваемых значений не перекрывались в пределах одной таблицы.

 

SUBDESIGN decode3

(

addr [15..0], m/io  : INPUT;

rom, ram, print, sp [2..1]: OUTPUT;

)

BEGIN

 TABLE

 m/io, addr [15..0]              =>          rom, ram, print, sp [ ]

1, B "00XXXXXXXXXXXXXX" => 1,  0, 0, B "00";

1, B "100XXXXXXXXXXXXX" => 0,  1, 0, B "00";

0, B "0000001010101110"         => 0,  0, 1, B "00";

0, B "0000001011011110"         => 0,  0, 0,    B "01";

0, B "0000001101110000"         => 0,  0, 0, B "10";

 END TABLE;

END;

А это дешифратор адреса для внешней памяти микропроцессорной системы с шестнадцатиразрядным адресом. Использование безразличных состояний позволяет проще запрограммировать устройство и использовать меньше ресурсов ПЛИС.