HDL(Hardware Description Language),是硬件描述语言。顾名思义,硬件描述语言就是指对硬件电路进行行为描述、寄存器传输描述或者结构化描述的一种新兴语言。
主流的HDL分为VHDL和Verilog HDL。VHDL诞生于1982年。在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公布了VHDL的标准版本,IEEE- 1076(简称87版)之后,各EDA公司相继推出了自己的VHDL设计环境,或宣布自己的设计工具可以和VHDL接口。此后VHDL在电子设计领域得到了广泛的接受,并逐步取代了原有的非标准的硬件描述语言。
Verilog HDL是由GDA(Gateway Design Automation)公司的PhilMoorby在1983年末首创的,最初只设计了一个仿真与验证工具,之后又陆续开发了相关的故障模拟与时序分析工具。1985年Moorby推出它的第三个商用仿真器Verilog-XL,获得了巨大的成功,从而使得Verilog HDL迅速得到推广应用。1989年CADENCE公司收购了GDA公司,使得VerilogHDL成为了该公司的独家专利。1990年CADENCE公司公开发表了Verilog HDL,并成立LVI组织以促进Verilog HDL成为IEEE标准,即IEEE Standard 1364-1995。
由于GDA公司本就偏重于硬件,所以不可避免地Verilog HDL就偏重于硬件一些,故Verilog HDL的底层统合做得非常好。而VHDL的逻辑综合就较之Verilog HDL要出色一些。所以,Verilog HDL作重强调集成电路的综合,而VHDL强调于组合逻辑的综合。所以笔者建议,你作重于集成电路的设计,则只需Verilog HDL就可以了,若你要进行大规模系统设计,则你就必须学习VHDL。
目前在我国广泛应用的硬件描述语言主要有:ABEL语言、AHDL语言、Verilog语言、和VHDL语言,其中Verilog语言和VHDL语言最为流行。
Verilog HDL
Verilog HDL是一种硬件描述语言(HDL:Hardware Discription Language),是一种以文本形式来描述数字系统硬件的结构和行为的语言,用它可以表示逻辑电路图、逻辑表达式,还可以表示数字逻辑系统所完成的逻辑功能。
Verilog HDL和VHDL是目前世界上最流行的两种硬件描述语言,都是在20世纪80年代中期开发出来的。前者由Gateway Design Automation公司(该公司于1989年被Cadence公司收购)开发。两种HDL均为IEEE标准。
Verilog HDL就是在用途最广泛的C语言的基础上发展起来的一种件描述语言,它是由GDA(Gateway Design Automation)公司的PhilMoorby在1983年末首创的,最初只设计了一个仿真与验证工具,之后又陆续开发了相关的故障模拟与时序分析工具。1985年Moorby推出它的第三个商用仿真器Verilog-XL,获得了巨大的成功,从而使得Verilog HDL迅速得到推广应用。1989年CADENCE公司收购了GDA公司,使得VerilogHDL成为了该公司的独家专利。1990年CADENCE公司公开发表了Verilog HDL,并成立LVI组织以促进Verilog HDL成为IEEE标准,即IEEE Standard 1364-1995.
Verilog HDL的最大特点就是易学易用,如果有C语言的编程经验,可以在一个较短的时间内很快的学习和掌握,因而可以把Verilog HDL内容安排在与ASIC设计等相关课程内部进行讲授,由于HDL语言本身是专门面向硬件与系统设计的,这样的安排可以使学习者同时获得设计实际电路的经验。与之相比,VHDL的学习要困难一些。但Verilog HDL较自由的语法,也容易造成初学者犯一些错误,这一点要注意。
选择VHDL还是verilog HDL?
这是一个初学者最常见的问题。其实两种语言的差别并不大,他们的描述能力也是类似的。掌握其中一种语言以后,可以通过短期的学习,较快的学会另一种语言。 选择何种语言主要还是看周围人群的使用习惯,这样可以方便日后的学习交流。当然,如果您是集成电路(ASIC)设计人员,则必须首先掌握verilog,因为在IC设计领域,90%以上的公司都是采用verilog进行IC设计。对于PLD/FPGA设计者而言,两种语言可以自由选择。
设计人员通过计算机对HDL语言进行逻辑仿真和逻辑综合,方便高效地设计数字电路及其产品。
常用的Verilog HDL语言开发软件有Altera公司的MAX+PLUS II,Quartus II和Xilinx公司的Foundation ISE。
Verlog HDL的发展历史
1、1981年Gateway Automation(GDA)硬件描述语言公司成立。
2、1983年该公司的Philip Moorby首创了Verilog HDL,Moorby后来成为Verrlog HDL-XL的主要设计者和Cadence公司的第一合伙人。
3、1984-1985年Moorby设计出第一个关于Verilog HDL的仿真器。
4、1986年Moorby对Verilog HDL的发展又做出另一个巨大的贡献,提出了用于快速门级仿真的XL算法。
5、随着Verilog HDL-XL的成功,Verilog HDL语言得到迅速发展。
6、1987年Synonsys公司开始使用Verilog HDL行为语言作为综合工具的输入。
7、1989年Cadence公司收购了Gateway公司,Verilog HDL成为Cadence公司的私有财产。
8、1990年初Cadence公司把Verilong HDL和Verilong HDL-XL分开,并公开发布了Verilog HDL.随后成立的OVI(Open Verilog HDL International)组织负责Verilog HDL的发展,OVI由Verilog HDL的使用和CAE供应商组成,制定标准。
9、1993年,几乎所有ASIC厂商都开始支持Verilog HDL,并且认为Verilog HDL-XL是最好的仿真器。同时,OVI推出2.0版本的Verilong HDL规范,IEEE接收将OVI的Verilong HDL2.0作为IEEE标准的提案。
10、1995年12月,IEEE制定了Verilong HDL的标准IEEE1364-1995.
任何新生事物的产生都有它的历史沿革,早期的硬件描述语言是以一种高级语言为基础,加上一些特殊的约定而产生的,目的是为了实现RTL级仿真,用以验证设计的正确性,而不必像在传统的手工设计过程中那样,必须等到完成样机后才能进行实测和调试。
Verilog HDL就是在用用最广泛的C语言的基础上发展起来的一种件描述语言,它是由GDA(Gateway Design Automation)公司的PhilMoorby在1983年末首创的,最初只设计了一个仿真与验证工具,之后又陆续开发了相关的故障模拟与时序分析工具。1985年Moorby推出它的第三个商用仿真器Verilog-XL,获得了巨大的成功,从而使得Verilog HDL迅速得到推广应用。1989年CADENCE公司收购了GDA公司,使得VerilogHDL成为了该公司的独家专利。1990年CADENCE公司公开发表了Verilog HDL,并成立LVI组织以促进Verilog HDL成为IEEE标准,即IEEE Standard 1364-1995.
Verilog HDL的最大特点就是易学易用,如果有C语言的编程经验,可以在一个较短的时间内很快的学习和掌握,因而可以把Verilog HDL内容安排在与ASIC设计等相关课程内部进行讲授,由于HDL语言本身是专门面向硬件与系统设计的,这样的安排可以使学习者同时获得设计实际电路的经验。与之相比,VHDL的学习要困难一些。但Verilog HDL较自由的语法,也容易造成初学者犯一些错误,这一点要注意。
一个简单的VerilogHDL的例子:(12位寄存器)
// Verilog Example
// User-Defined Macrofunction
module reg12 ( d, clk, q);
`define size 11
input [`size:0]d;
input clk;
output [`size:0]q;
reg [`size:0]q;
always @(posedge clk)
q = d;
endmodule
vhdl
VHDL的英文全名是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公布了VHDL的标准版本,IEEE-1076(简称87版)之后,各EDA公司相继推出了自己的VHDL设计环境,或宣布自己的设计工具可以和VHDL接口。此后VHDL在电子设计领域得到了广泛的接受,并逐步取代了原有的非标准的硬件描述语言。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)。现在,VHDL和Verilog作为IEEE的工业标准硬件描述语言,又得到众多EDA公司的支持,在电子工程领域,已成为事实上的通用硬件描述语言。有专家认为,在新的世纪中,VHDL于Verilog语言将承担起大部分的数字系统设计任务。
VHDL语言是一种用于电路设计的高级语言。它在80年代的后期出现。最初是由美国国防部开发出来供美军用来提高设计的可靠性和缩减开发周期的一种使用范围较小的设计语言 。
VHDL的英文全写是:VHSIC(Very High Speed Integrated Circuit)Hardware Descriptiong Language.翻译成中文就是超高速集成电路硬件描述语言。因此它的应用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的语言形式和描述风格与句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)分成外部(或称可是部分,及端口)和内部(或称不可视部分),既涉及实体的内部功能和算法完成部分。在对一个设计实体定义了外部界面后,一旦其内部开发完成后,其他的设计就可以直接调用这个实体。这种将设计实体分成内外部分的概念是VHDL系统设计的基本点
VHDL系统设计的基本点
与其他硬件描述语言相比,VHDL具有以下特点:
功能强大、设计灵活。VHDL具有功能强大的语言结构,可以用简洁明确的源代码来描述复杂的逻辑控制。它具有多层次的设计描述功能,层层细化,最后可直接生成电路级描述。VHDL支持同步电路、异步电路和随机电路的设计,这是其他硬件描述语言虽不能比拟的。VHDL还支持各种设计方法,既支持自底向上的设计,又支持自顶向下的设计;既支持模块化设计,又支持层次化设计。
支持广泛、易于修改。由于VHDL已经成为IEEE标准所规范的硬件描述语言,目前大多数EDA工具几乎都支持VHDL,这为VHDL的进一步推广和广泛应用奠定了基础。在硬件电路设计过程中,主要的设计文件是用VHDL编 |