- 目前寫VHDL程序時，大部分人已經(jīng)熟悉的庫調(diào)用如下所示：
library ieee;
use ieee.std_logic_1164.all;
use ieee.std_logic_arith.all;
use ieee.std_logic_unsigned.all; --或者 use ieee.std_logic_signed.all;
這幾個庫文件的源碼可以在IEEE庫文件鏈接中查看，首先闡述一下這些文件的內(nèi)容和主要作用：
- std_logic_1164 : 聲明了std_Ulogic類型及其決斷子類型std_logic，也聲明了這種類型構(gòu)成的數(shù)組std_logic_vector,還有這些類型的**邏輯運算符函數(shù)**。如果你需要使用std_logic類型，并只做邏輯類運算的話。就只需要聲明 LIBRARY IEEE和 USE std_logic_1164.ALL就可以了。
- std_logic_arith : 聲明了signed和unsigned兩種數(shù)據(jù)類型。這兩種數(shù)據(jù)類型與std_logic_vector很相似，在后面詳細解釋。該庫函數(shù)只對 integer、signed、unsigned以及std_ulogic的算術運算（包括類型轉(zhuǎn)換）做了定義！
注意：該庫函數(shù)無法對STD_LOGIC_VECTOR做任何運算。
- std_logic_unsigned/std_logic_signed : 這兩個庫文件是對std_logic_arith 的延伸，適用與對STD_LOGIC_VECTOR進行運算，std_logic_unsigned將會把STD_LOGIC_VECTOR轉(zhuǎn)換成無符號數(shù)進行運算；而std_logic_signed 將把STD_LOGIC_VECTOR轉(zhuǎn)換成有符號數(shù)進行運算。
- signed、unsigned以及std_logic_vector之間的區(qū)別
在講述NUMERIC_STD之前先來闡述幾點小問題。首先就是signed與unsigned這兩種數(shù)據(jù)類型。他們的定義為：
type UNSIGNED is array (NATURAL range <>) of STD_LOGIC;
type SIGNED is array (NATURAL range <>) of STD_LOGIC;
與std_logic_vector的定義完全相同。所不同的是表示的意義不同。舉例來說：
"1001"的含義對這三者而言是不同的：
- std_logic_vector : 簡單的四個二進制位；
- unsigned : 代表數(shù)字9；
- signed : 代表數(shù)字 -7（補碼表示的）；
一定要重視signed與unsigned這兩種類型。
- NUMERIC_STD
終于來到了故事的主人公： NUMERIC_STD。使用NUMERIC_STD可以完全替代std_logic_arith、std_logic_unsigned、std_logic_signed這三個庫文件！- 首先，NUMERIC_STD這個庫文件才是血統(tǒng)最正的IEEE庫文件??！上述的其他三個其實都是Synopsis 這個公司的，但是由于這個公司搶先了一步，所以占據(jù)了大量的用戶資源。
- std_logic_arith、std_logic_unsigned、std_logic_signed的問題在于當在同一文件中同時使用signed和unsigned時，會出現(xiàn)函數(shù)重載的沖突，導致錯誤。
-
其次，NUMERIC_STD是完全基于signed和unsigned所寫的算術重載函數(shù)和數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換函數(shù)。不管是INTEGER還是STD_LOGIC_VECTOR要進行算術運算，都必須轉(zhuǎn)換為signed和unsigned兩種數(shù)據(jù)類型。
數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換函數(shù)
數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換總表
下面舉個例子來說明NUMERIC_STD庫的使用。
library ieee;
use ieee.std_logic_1164.all;
use ieee.numeric_std.all;
entity decode is
port
(
DIN : IN STD_LOGIC_VECTOR(5 DOWNTO 0);
EN : IN STD_LOGIC;
DOUT : OUT STD_LOGIC_VECTOR(63 DOWNTO 0)
);
end decoder;
architecture behave of decoder is
begin
DOUT <= std_logic_vector(to_unsigned(0,64));
if EN='1' then
DOUT(to_integer(unsigned(DIN))) <= '1';
end if;
end process;
end behave;
- shift_left() and shift_right()
雖然有srl, sll, sra, sla這幾個移位操作符，但是這幾個操作符已經(jīng)被 shift_left() and shift_right()這兩個函數(shù)所取代，原因移位操作運算符的發(fā)展歷史。
library ieee;
use ieee.std_logic_1164.all;
use ieee.numeric_std.all; -- Needed for shifts
entity example_shift is
end example_shift;
architecture behave of example_shift is
signal r_Shift1 : std_logic_vector(3 downto 0) := "1000";
signal r_Unsigned_L : unsigned(3 downto 0) := "0000";
signal r_Unsigned_R : unsigned(3 downto 0) := "0000";
signal r_Signed_L : signed(3 downto 0) := "0000";
signal r_Signed_R : signed(3 downto 0) := "0000";
begin
process is
begin
-- Left Shift
r_Unsigned_L <= shift_left(unsigned(r_Shift1), 1);
r_Signed_L <= shift_left(signed(r_Shift1), 1);
-- Right Shift
r_Unsigned_R <= shift_right(unsigned(r_Shift1), 2);
r_Signed_R <= shift_right(signed(r_Shift1), 2)；
wait for 100 ns;
end process;
end architecture behave;
shift_left() and shift_right()具體用法在此不贅述。
- 總結(jié)
我個人覺得，雖然NUMERIC_STD有時候操作有點繁瑣，但是更加規(guī)矩，并且可以有效避免一些錯誤，所以我覺得今后應該首選使用該庫文件。
