O documento apresenta os conceitos básicos da linguagem VHDL, incluindo suas três partes principais (package, entity e architecture), estrutura típica de um programa, visão de caixa preta e caixa branca, e regras para escrever códigos VHDL, como identificadores, palavras reservadas e operadores de atribuição.

1. 01/05/2016
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VHDL
Sistemas Digitais II – Prof. Antonio
Invariantes e elementos básicos de projeto
Arquitetura (architecture)
Referência: MEALY, TAPPERO – Free Range VHDL
Componentes de um projeto VHDL
COMPONENTE FUNÇÃO
PACKAGE Declaração de constantes, tipos de dados,
sub-programas;
ENTITY Declaração de pinos de entrada e saída;
ARCHITECTURE Definição de implementacões
do projeto;
Um código VHDL se divide em três partes principais:

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Estrutura típica de um programa VHDL
Relembrando:
Caixa preta x Caixa branca
VISÃO “CAIXA PRETA” VISÃO “CAIXA BRANCA”
Entidade do VHDL fornece a visão
caixa preta, externa do circuito.
Determina quais são as entradas e as
saídas
Arquitetura do VHDL fornece a visão
caixa branca, interna do circuito.
Determina como o circuito funciona, o
que se liga ao quê etc.

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“Regras de Ouro” para escrever em VHDL
Tenha sempre em mente que:
• VHDL é uma linguagem para descrever hardware. Quando você está trabalhando com o
VHDL você não está programando e sim projetando um hardware (um circuito).
• é necessário ter-se um conceito geral de como o hardware vai ficar quando acabado.
VHDL é uma linguagem poderosa mas é necessário ter-se conhecimento de como circuitos
digitais básicos são construídos.
• Insensível à caixa de texto (alta ou baixa);
Ex: Dout <= A and B; doUt <= a AnD b;
• Insensível a espaço em branco:
Ex: nQ <= In_a or In_b; nQ <= in_a OR in_b;
• Comentários:
– Começam com o símbolo “--“;
– O compilador ignora o que vem depois até o fim da linha.
Ex: -- este é um comentário em VHDL
• Parêntesis:
– Impõem precedência às operações.
– Use-os para tornar o seu código mais legível para seres humanos.
Ex: if x = '0' and y = '0' or z = '1' then
if ( ((x = '0') and (y = '0')) or (z = '1') ) then
VHDL: invariantes da linguagem

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VHDL: Identificadores
• Identificadores são os nomes de variáveis, pinos, entidades,
arquiteturas etc usados no código VHDL.
• Devem ser auto-descritos por seus nomes, provendo informação à
respeito de seu uso e propósito.
– Ex: CalcPosicaoTerra() ou calc_posicao_terra()
– IdadeMeuCarro ou Idade_meu_carro
• Podem ser tão longos quanto se queira. Porém, nomes mais curtos
facilitam a legibilidade do código.
• Só podem conter letras (A-Z e a-z), números (0-9) e o sublinha (_).
• Devem iniciar por um letra do alfabeto.
• Não devem terminar com um sublinha e não devem ter dois ou
mais sublinhas seguidos.
Palavras reservadas
A lista a seguir apresenta as palavras que têm um significado especial no VHDL.
Elas não devem ser utilizadas como identificadores.

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Exemplos de identificadors válidos
Exemplos de identificadores inválidos.
Por quê?
Começa com um número.
Não é auto-explicativo.
Caractere inválido.
Sublinhas seguidas.
Termina com sublinha.
Palavra reservada do VHDL
Lixo!
Vamos ser profissionais!!
Feio demais!!
Não é auto-explicativo.
Caractere inválido.
q_merda
FFF
Lembrete: Só podem conter letras (A-Z e a-z), números (0-9) e o sublinha (_).

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Exercício:
Desenhe o diagrama caixa-preta para a seguinte entidade do código VHDL abaixo:
)
Exercício:
Escreva o código VHDL para a entidade do seguinte circuito:
entity sys2 is
port
( input_w : in std_logic;
a_data : in std_logic_vector(0 to 7);
b_data : in std_logic_vector(0 to 7);
clk : in std_logic ;
dat_4: out std_logic_vector(0 to 7);
dat_5: out std_logic_vector(0 to 2);
);
end sys2;

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Estrutura Básica da Arquitetura
Nome da
arquitetura
Nome da
Entidade
ARQUITETURA
Arquitetura:
Visão “caixa branca” do projeto.
Define como as entradas são processadas para gerar as saídas
do projeto, ou seja, descreve como o circuito realmente
funciona.
São as “entranhas” expostas do projeto, do que se tem dentro
da caixa.
Nome da arquitetura
Declaração de sinais
(representação de sw de um fio)
SINTAXE:
Declaração de variáveis
(usada para armazenar informação,
similar ao C. Devem ser declaradas
dentro de process e são locais)
Nome da entidade
!/ Um sinal ou variável devem
ser declarados (nome e tipo)
antes de serem usados pelo
programa)

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Num circuito real, tudo ocorre ao mesmo tempo, agora!
Num circuito real, tudo ocorre simultaneamente.
As saídas respondem praticamente instantaneamente aos sinais das entradas.
Para ser uma HDL (Linguagem de Descrição de Hardware) o VHDL deve se comportar da
mesma maneira.
Exercício de
Aquecimento
a
b
c
d
e
x
y
w
z
PORTAS
Compare, analise e tire suas conclusões

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Operador de Atribuição
a
b
c
d
e
x
y
w
z
PORTAS
<=
Atribui a lógica
correspondente ao pino
ou sinal
Não é linha a linha, é simultâneo!
Exemplo:
Escreva o código VHDL que implemente uma porta NAND de três entradas. As entradas são
nomeadas de A, B e C e o sinal de saída de F.
Sempre faça um esquema do
que você está querendo obter.
MODELO PARA REFERÊNCIA:

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Solução:
Escreva o código VHDL que implemente uma porta NAND de três entradas. As entradas são
nomeadas de A, B e C e o sinal de saída de F.
Sempre faça um esquema do
que você está querendo obter.
Exercício:
Escreva o código VHDL que implemente a função lógica
Qualquer mudança no sinal de qualquer entrada
fará com que a saída seja reavaliada.
N
L
M

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Sinais = fios internos
A1
A2
Exercícios
Escreva o código VHDL que descreve os seguintes circuitos: