Описание пакета STANDARD

Описание пакета STANDARD

Использование нового пакета STANDARD (для VHDL-2008) осуществляется указанием опции use VHDL-2008 в разделе Compiler Options (для систем VHDL-моделирования).

Однако нужно помнить, что не все синтезаторы поддерживают стандарт VHDL-2008.

Типы данных

Тип boolean может принимать значения TRUE (истина), FALSE (ложь).

Тип bit принимает значения ‘0’, ‘1’.

Тип character является перечислимым и состоит из набора символов. Некоторые символы могут не отображаться на экране компьютера.

Тип severity_level (приоритет, степень серьезности) используется в операторах сообщений. Степень серьезности устанавливает разработчик VHDL-кода, одно и то же сообщение “NEW YEAR 3003″ может быть выдано

Assert false report “NEW YEAR 3003” severity note;
Assert false report “NEW YEAR 3003” severity warning;
Assert false report “NEW YEAR 3003” severity error;
Assert false report “NEW YEAR 3003” severity failure;

с различным предупреждающим словом (note, warning, error, failure).

Тип integer

type integer is range -2147483648 to 2147483647;

включает в себя все положительные и отрицательные числа от 2147483648 до 2147483647. Если перейти к двоичной системе счисления, то тип integer ограничен 32-разрядным вектором, старший (левый) разряд которого означает знак числа (‘0‘ – число положительное, ‘1‘ – число отрицательное).

Тип real (действительное, вещественное число) выбирается из интервала [-10³⁰⁸ , +10³⁰⁸]. Используемая в декларации

type real is range -1.0E308 to 1.0E308;

запись действительного числа использует символ E экспоненты. Действительное число 1.0 – это запись единицы как действительного числа. Целое число 1 (тип integer) и натуральное число 1 (тип natural)в языке VHDL записываются так же, как и в арифметике.

Для описания времени (тип time)

  type TIME is range -2147483647 to 2147483647
    units
      fs; -- femtosecond
      ps = 1000 fs; -- picosecond
      ns = 1000 ps; -- nanosecond
      us = 1000 ns; -- microsecond
      ms = 1000 us; -- millisecond
      sec = 1000 ms; -- second
      min = 60 sec; -- minute
      hr = 60 min; -- hour
    end units;

используются различные единицы времени. В качестве базовой (самой короткой) единицы измерения времени выбрана фемтосекунда (10^–15 с). Диапазон ограничен значением целого числа.

Подтип delay_length типа time задает положительный диапазон типа time. В определении

  subtype delay_length is time range 0 fs to time’high;

подтипа используется понятие атрибута ‘high. Атрибут ‘high представляет собой верхнюю границу, запись time‘high означает верхнюю границу типа time. Примеры других атрибутов: ‘left (левая граница), ‘range (диапазон), ‘length (длина диапазона).

Далее в пакете STANDARD в строке

  impure function NOW return DELAY_LENGTH;

декларируется функция now. Данная функция не имеет аргументов и возвращает значение типа delay_length, означающее значение текущего времени моделирования. Ключевое слово impure говорит о том, что функция может иметь побочные эффекты [24]. Если таких эффектов нет, то функция определяется с ключевым словом (pure). При вызове функции now в различные моменты времени моделирования данная функция будет возвращать различные значения. Это может быть использовано при моделировании с учетом ненулевых задержек элементов, например триггеров [24].

Тип natural включает в себя все положительные целые числа от 0 до 2147483647 и определен как подтип

  subtype NATURAL is INTEGER range 0 to INTEGER'HIGH;

типа integer. Запись INTEGER‘high означает верхнюю границу типа integer. Тип natural ограничен 31-разрядным двоичным вектором.

Подтип positive типа integer включает в себя положительные целые числа, большие либо равные единице. Очевидно, что тип positive отличается от типа natural только одним элементом – нулем, т. е. тип positive нуль не содержит.

  subtype POSITIVE is INTEGER range 1 to INTEGER'HIGH;

Тип string определяется

  type STRING is array (POSITIVE range <>) of CHARACTER;

как массив (array) символов. Размерность массива (индексируемого типа) не должна превышать верхнюю границу для положительных целых чисел. При декларации типа string указывается, что диапазон индексов – это любой диапазон типа positive.

Аналогичным образом определяется тип bit_vector

  type BIT_VECTOR is array (NATURAL range <>) of BIT;

как массив элементов типа bit. В отличие от типа string, индексировать элементы массива можно с нуля, поэтому в декларации указывается (natural range <>) для диапазона индексов.

При декларации пользователь должен задавать конкретный диапазон при использовании такого типа, например

signal A : BIT_VECTOR(0 to 3);     -- возрастающий диапазон
signal B : BIT_VECTOR(7 downto 0); -- убывающий диапазон

Типы file_open_kind, file_open_status предназначены для работы с файлами.

Тип file_open_kind имеет значения: read_mode (открыт для чтения); write_mode (открыт для записи); append_mode (открыт для продолжения записи).

Атрибут foreign типа string декларируется последним и предназначен для работы с подпрограммами на другом (не VHDL) языке программирования.

  type BOOLEAN_VECTOR is array (NATURAL range <>) of BOOLEAN;
  type INTEGER_VECTOR is array (NATURAL range <>) of INTEGER;
  type REAL_VECTOR is array (NATURAL range <>) of REAL;
  type TIME_VECTOR is array (NATURAL range <>) of TIME;

Предопределённые операции

Предопределённые функции над типом BOOLEAN

Предопределённые функции над типом BIT

Предопределённые функции над типом CHARACTER

Предопределённые функции над типом SEVERITY_LEVEL

Предопределённые функции над типом INTEGER

Предопределённые функции над типом REAL

Предопределённые функции над типом TIME

Предопределённые функции над типом STRING

Предопределённые функции над типом FILE_OPEN_KIND

Предопределённые функции над типом FILE_OPEN_STATUS

Предопределённые функции над типом BOOLEAN_VECTOR

Предопределённые функции над типом BOOLEAN_VECTOR

Предопределённые функции над типом INTEGER_VECTOR

Предопределённые функции над типом REAL_VECTOR

Предопределённые функции над типом TIME_VECTOR

Предопределённые функции над типом TIME_VECTOR