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#1楼主：VHDL子程序大观

文章发表于：2007-08-20 04:34

子程序

子程序是一个VHDL程序模块，这个模块利用顺序语句来定义和完成算法，因此只能使用顺序语句。VHDL子程序与其他软件语言程序中的子程序的应用目的是相似的，能更有效地完成重复性的工作。子程序有两种类型，即过程和函数。

函数（FUNCTION）
VHDL中有多种函数形式，不同用户自定义的函数和在库中现成的具有专用功能的预定义函数。

例：

函数的语言表达格式如下： FUNCTION  函数名（参数表） RETURN  数据类型           --函数首
FUNCTION  函数名（参数表）RETURN  数据类型 IS       -- 函数体
    [ 说明部分 ]                 
    BEGIN                                               
    顺序语句 ;                       
END FUNCTION  函数名;
一般地，函数定义应由两部分组成，即函数首和函数体，在进程或结构体中不必定义函数首，而在程序包中必须定义函数首。例1
LIBRARY IEEE;
USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
PACKAGE  packexp IS                              --定义程序包
   FUNCTION  max( a,b : IN STD_LOGIC_VECTOR)  --定义函数首
     RETURN STD_LOGIC_VECTOR ;
   FUNCTION  func1 ( a,b,c : REAL )          --定义函数首
     RETURN REAL ;
FUNCTION  "*"  ( a ,b : INTEGER )            --定义函数首
     RETURN INTEGER  ;
   FUNCTION  as2  (SIGNAL  in1 ,in2 : REAL )   --定义函数首
     RETURN REAL  ;
 END ;
PACKAGE  BODY packexp IS                         
   FUNCTION  max( a,b : IN STD_LOGIC_VECTOR)   --定义函数体
     RETURN STD_LOGIC_VECTOR IS
   BEGIN
     IF a > b THEN RETURN  a;
       ELSE          RETURN  b;
     END IF;
   END FUNCTION max;         --结束FUNCTION语句
 END;                           --结束PACKAGE  BODY语句
 LIBRARY IEEE; -- 函数应用实例
 USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
 USE WORK.packexp.ALL ;
 ENTITY  axamp IS
   PORT(dat1,dat2 : IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);
        dat3,dat4 : IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);
        out1,out2 : OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0) );
  END;
  ARCHITECTURE bhv OF axamp IS
    BEGIN
     out1 <=  max(dat1,dat2);  --用在赋值语句中的并行函数调用语句
    PROCESS(dat3,dat4)
    BEGIN
out2 <= max(dat3,dat4);      --顺序函数调用语句
    END PROCESS;
   END;

逻辑电路图

例2：

重载函数（OVERLOADED FUNCTION）

例3：

LIBRARY IEEE ;                                
  USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL ;
  PACKAGE  packexp IS                              --定义程序包
   FUNCTION  max( a,b ：IN STD_LOGIC_VECTOR)   --定义函数首
     RETURN STD_LOGIC_VECTOR ；
   FUNCTION  max( a,b ：IN BIT_VECTOR)   --定义函数首
     RETURN BIT_VECTOR ；
   FUNCTION  max( a,b ：IN INTEGER )     --定义函数首
     RETURN INTEGER ；
   END；  
  PACKAGE BODY packexp IS                         
   FUNCTION  max( a,b ：IN STD_LOGIC_VECTOR)   --定义函数体
     RETURN STD_LOGIC_VECTOR IS
   BEGIN
     IF a > b THEN RETURN  a;
       ELSE          RETURN  b;     END IF;
    END FUNCTION max;                   --结束FUNCTION语句   
   FUNCTION  max( a,b ：IN INTEGER)   --定义函数体
     RETURN INTEGER IS   BEGIN
IF a > b THEN RETURN  a;
       ELSE          RETURN  b;     END IF;
    END FUNCTION max;                        --结束FUNCTION语句
    FUNCTION  max( a,b ：IN BIT_VECTOR)   --定义函数体
     RETURN BIT_VECTOR IS
   BEGIN
     IF a > b THEN RETURN  a;
       ELSE          RETURN  b;     END IF;
    END FUNCTION max;         --结束FUNCTION语句
  END;                           --结束PACKAGE  BODY语句
  -- 以下是调用重载函数max的程序：
  LIBRARY IEEE ;                                
  USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL ;
   USE WORK.packexp.ALL；
  ENTITY  axamp IS
    PORT(a1,b1 : IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);
          a2,b2 : IN BIT_VECTOR(4 DOWNTO 0);
          a3,b3 : IN INTEGER RANGE 0 TO 15;
              c1 : OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);
              c2 : OUT BIT_VECTOR(4 DOWNTO 0);
              c3 : OUT INTEGER RANGE 0 TO 15);
   END;  ARCHITECTURE bhv OF axamp IS
    BEGIN
c1 <=  max(a1,b1); --对函数max( a,b ：IN STD_LOGIC_VECTOR)的调用 
   c2 <=  max(a2,b2); --对函数max( a,b ：IN BIT_VECTOR) 的调用 
   c3 <=  max(a3,b3); --对函数max( a,b ：IN INTEGER)  的调用

例4：

LIBRARY IEEE ;                                 -- 程序包首
  USE IEEE.std_logic_1164.all ;
  USE IEEE.std_logic_arith.all ;
  PACKAGE STD_LOGIC_UNSIGNED is
  function "+" (L : STD_LOGIC_VECTOR ; R : INTEGER) 
                      return STD_LOGIC_VECTOR ;
  function "+" (L : INTEGER;  R : STD_LOGIC_VECTOR)           
                      return STD_LOGIC_VECTOR ;
  function "+" (L : STD_LOGIC_VECTOR ; R : STD_LOGIC )                            
  return STD_LOGIC_VECTOR ;
  function SHR (ARG : STD_LOGIC_VECTOR ; 
    COUNT : STD_LOGIC_VECTOR ) return STD_LOGIC_VECTOR ;
  ...
  end STD_LOGIC_UNSIGNED  ;  LIBRARY IEEE ;              --  程序包体
  use IEEE.std_logic_1164.all ;
  use IEEE.std_logic_arith.all ;
package body STD_LOGIC_UNSIGNED is
  function maximum (L, R :  INTEGER) return  INTEGER  is
  begin
      if L > R then  return L; 
          else         return R; 
      end if;                                    
  end;
  function "+" (L : STD_LOGIC_VECTOR ;  R : INTEGER) 
  return  STD_LOGIC_VECTOR  is
  Variable result : STD_LOGIC_VECTOR (L’range) ;
  Begin
    result :=     UNSIGNED(L) + R ; 
    return std_logic_vector(result) ;
  end ;
  ...
  end STD_LOGIC_UNSIGNED ；

过程（PROCEDURE）

说明：

PROCEDURE开头。过程的语句格式是： 
PROCEDURE 过程名(参数表)               -- 过程首
PROCEDURE 过程名(参数表) IS
    [说明部分]
    BIGIN                                -- 过程体
      顺序语句;
     END PROCEDURE 过程名;以下是三个过程首的定义示例：  PROCEDURE  pro1  (VARIABLE  a, b :  INOUT REAL) ;
  PROCEDURE  pro2 （CONSTANT  a1 :  IN INTEGER ；                        VARIABLE  b1 :  OUT INTEGER ) ;
  PROCEDURE  pro3  (SIGNAL sig :  INOUT BIT) ; 
例5
PROCEDURE  prg1(VARIABLE value:INOUT BIT_VECTOR(0 TO 7)) IS
BEGIN
 CASE value IS
  WHEN "0000" => value: "0101" ;
  WHEN "0101" => value: "0000" ;
  WHEN OTHERS => value: "1111" ;
      END CASE ;
END PROCEDURE  prg1 ; 
例6
   PROCEDURE  comp ( a, r : IN REAL;
                      m : IN INTEGER ;
                  v1, v2: OUT REAL) IS
   VARIABLE cnt : INTEGER ;
   BEGIN
   v1 := 1.6 * a ;                          -- 赋初始值
v2 := 1.0 ;                              -- 赋初始值
   Q1 :  FOR  cnt  IN  1 TO m  LOOP
    v2 :=  v2 * v1 ;
 EXIT  Q1  WHEN  v2 > v1;                -- 当v2 > v1，跳出循环LOOP
    END LOOP Q1
  ASSERT (v2 < v1 )
      REPORT  "OUT OF RANGE"            -- 输出错误报告
          SEVERITY  ERROR ;
   END PROCEDURE  comp  ;

重载过程（OVERLOADED PROCEDURE）

例：

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