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: " " " FLЕХ 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.

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

Таблица 3.3.

Служебные имена

Таблица 3.4.

Символы языка AHDL

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.

• 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.