Ваша первая программа на VHDL: пошаговый урок Hello World

При изучении нового языка вывод простого сообщения — классическая проверка. Успешный вывод «Hello World!» подтверждает, что среда настроена правильно, и дает представление о базовом синтаксисе языка.

VHDL — язык описания аппаратуры, а не традиционный язык программирования, поэтому может показаться неочевидным, как он может отображать текст. Трюк в том, что VHDL-код выполняется внутри симулятора, который эмулирует цифровую схему и выводит диагностические сообщения на экран. Этот урок фокусируется исключительно на языке, а не на FPGA или ASIC.

Эта статья входит в серию базовых уроков VHDL.

Представьте VHDL как язык параллельного программирования: вы описываете поведение схемы, а симулятор запускает это описание в виртуальной среде. В этой среде можно легко производить вывод в консоль, делая «Hello World!» идеальной отправной точкой.

Как бесплатно установить симулятор и редактор VHDL

Упражнение

Это видеоурок проведет вас через создание самой первой программы на VHDL:

Итоговый код, который мы получили:

 entity T01_HelloWorldTb is end entity; architecture sim of T01_HelloWorldTb is begin process is begin report "Hello World!"; wait; end process; end architecture; 

Вывод консоли симулятора после нажатия Run в ModelSim:

VSIM 2> run # ** Note: Hello World! # Time: 0 ns Iteration: 0 Instance: /t01_helloworld

Анализ

В самом начале мы объявляем entity (сущность). Сущность определяет интерфейс модуля — его входы и выходы. Для простого тестбенча, который только печатает сообщение, порты не требуются, поэтому сущность намеренно оставлена пустой.

Далее мы указываем architecture (архитектуру), представляющую внутреннюю реализацию модуля. Архитектура — там, где живет фактическая логика; у одной сущности может быть несколько архитектур, но это продвинутая тема, которую мы рассмотрим позже.

Внутри архитектуры определяется process (процесс). В VHDL процесс ведет себя как поток, выполняющий операторы последовательно. Здесь процесс содержит два оператора:

• report "Hello World!"; — отправляет текст в консоль симулятора.
• wait; — приостанавливает процесс бесконечно, предотвращая дальнейшие действия симулятора.

При симуляции в ModelSim консоль немедленно отображает сообщение «Hello World!», подтверждая синтаксическую корректность кода и работоспособность симулятора.

Вывод

• В VHDL process действует как программный поток.
• Оператор report выводит текст в консоль симулятора.
• Оператор wait; ставит процесс в бесконечную паузу, полезно для простого тестбенча.

Перейти к следующему уроку »