清华计算机组成原理实践环节实验基础——able语言.pptx
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1、2023/3/19可编程逻辑器件设计语言ABEL前言1 ABEL-HDL语言的基本语法2 ABEL-HDL语言源文件的基本结构3 逻辑描述第1页/共117页2023/3/19 前言 开发使用PLD的系统时,应使用语言或逻辑图来描述该PLD的功能,并通过编译、连接、适配,产生可对芯片进行编程的目标艾件(该文件一股采用熔丝图格式,如标准的JED文件),然后再下载并写入芯片中。第2页/共117页2023/3/19 常用的可编程逻辑器件设计语言为ABEL-HDL(ABEL硬件描述语言),它是DATA I/O公司开发的一种可编程逻辑器件设计语言,它可支持绝大多数可编程逻辑器件。第3页/共117页2023
2、/3/191 ABEL-HDL语言的基本语法1.1 ABEL源文件构成 在用ABEL-HDL进行逻辑设计时,描述逻辑功能的源文件必须是符合ABEL-HDL语言语法规定的ASII码文件。第4页/共117页2023/3/19 ABEL-HDL源文件是由各种语句组成的,这些语句是由ABEL-HDL语言的基本符号构成的,这些符号必须满足一定的格式才能正确描述逻辑功能。语句的每一行最长为150个字符。在源文件的语句中标识符、关键字、数字之间至少必须有一个空格,以便将它们分隔开来。但在标识符列表中标识符以逗号分隔。第5页/共117页2023/3/19 在表达式中,标识符和数字用操作符或括号分隔。空格、点号
3、不能夹在标识符、关键字、数字之间。如空格夹在标识符、数字之间将会被看作两个标识符或数数字。以大写、小写或大小写混合写的关键字被看作同一个关键字,而以大写、小写或大小写混合写写的标识符将被看作不同的标识符。第6页/共117页第7页/共117页第8页/共117页第9页/共117页第10页/共117页2023/3/191.2 ASCII字符 在ABEL-HDL语言中,其合法的ASCII字符除了数字0-9,大小写的英文字母外,还包括空格符及下述符号:!#$?+&*();:“,./%第11页/共117页2023/3/191.3 标识符 标识符是用合法的ASCII字符按次序排列定义的名字,其作用是标识器件
4、、管脚、节点、集合、输入输出信号、常量、宏以及变量。所有的标识符必须符合下述规定:1.标识符的长度不超过31个字符;2.标识符必须以字母或下划线开始;第12页/共117页2023/3/193.标识符其他的宇母可采用大、小写字母、数字及下划线;4.标识符中不能包括空格符;5.除保留标识符(即关键宇)外,标识符中同一个字母的大、小写表示不同的含义;6.除了合法的点扩展外,标识符中同一个字母的大、小写表示不同的含义。第13页/共117页2023/3/19 在ABEL-HDL中保留的标识符称为关键字,关键字不能用于命名器件、管脚、节点、集合、宏或信号,而代表了这个字所特指的功能。第14页/共117页第
5、15页/共117页2023/3/191.4 常量 在ABEL-HDL语言的逻辑描述中,常量用于赋值语句、真值表和测试向量的表达,有时也用于给某些标识符赋值,以使该标识符在整个模块的逻辑描述中代表该常量的值。常量可以是数值常量,也可以是非数值的特殊常量。第16页/共117页第17页/共117页2023/3/191.5 块 块是包含在一对大括号中的文本,它用于宏和指令。括号中的文本内容可以是一行,也可以是多行。块可以嵌套,即块中包含块。如在块的文本的字符中包含了大括号,则应在其之前加上反斜杠。第18页/共117页2023/3/19例如:This is a block再如:This is also
6、a block,and it spans more than one line再如:A=B#C D=0,1&1,0第19页/共117页2023/3/191.6 注释 注释是对源文件的解释,注释以双引号开始,以另一个双引号或行结束符号结束,注释不能用于关键字之间。例如:“declaration section”module Basic_logic;”gives the module a name(回车)第20页/共117页第21页/共117页2023/3/191.7 数字 ABEL-HDL中的所有的数值运算精度都是32位,合法的数值范围是0232-1。数字可采用二进制、八进制、十进制或十六进制,
7、它们分别以符号b、o、d或h表示,如不用符号则认为是十进制数。在ABEL-HDL中数字还可用字符表示,在字符之前加上单引号后,即以字母ASCII码 作 为 数 值,例 如 a=h61,ab=h6162。第22页/共117页2023/3/191.8 字符串 字符串用于标题、模块及选项的表达,也用于管脚、节点和属性的定义,它包含在一对单引号中。如字符串中有单引号或反斜杠,则必须在它们之前再加一反斜杠。字符串可写几行,但不能超过324个字符。如:TITLE 1 to 8 line demultiplexer;DMIP16L8;第23页/共117页2023/3/191.9 运算符 ABEL-HDL支持
8、四类基本运算:逻辑运算、算术运算、关系运算及赋值运算。1.逻辑运算 (1)非:!例!A (2)与:&例 A&B (3)或:#例 A#B (4)异或$例 A$B (5)同或 !$例 A!$B第24页/共117页2023/3/192.算术运算 (1)取负 -例-A (2)加 +例A+B (3)减 -例A-B (4)乘(无符号整数)*例A*B (5)除(无符号整数)/例A/B (6)取模(无符号整数)%例A%B (7)左移 例A 例AB第25页/共117页2023/3/193.关系运算 关系运算为无符号运算,其结果为位(布尔值)。(1)等于:=例A=B (2)不等号:!=例A!=B (3)小于:例A
9、B (4)小于等于:=例A 例AB (6)大于等于:=例A=B 例如:2=3 值为false 32 值为false第26页/共117页2023/3/194.赋值运算组合输出为(非时钟赋值)=寄存器输出为(时钟赋值):=第27页/共117页2023/3/19第28页/共117页2023/3/191.10 表达式和等式 表达式由标示符和运算符组成。在表达式中可出现任何逻辑、算术或关系运算,表达式中的运算次序按运算优先级决定,也可加括号改变执行次序。赋值运算仅用于等式,它将表达式的运算结果通过等式赋给输出信号(包括组合赋值和时序(寄存器)赋值)。一个信号可以被多次赋值,而其最终结果是所有这些赋值的或
10、,而不是最后一次的赋值。第29页/共117页2023/3/191.12 引脚和寄存器的特别说明1.三态允许端:.OE,它为1有效,仅 适用于引脚。2.寄存器复位端:.RS,它为1有效3.寄存器置位端:.PR,它为1有效4.寄存器时钟:.CLK,它为上跳触发5.JK触发器输入端:.J和.K6.T触发器输入端:.T7.RS触发器输入端:.R和.S8.D触发器输入端:.D也可使用:=第30页/共117页2023/3/191.13 集合 集合是作为一个独立单元进行操作的一组信号或常量。它采用一个标识符,用方括号内的一组信号或常量表示,其中的每一个信号或常量称为集合的元素。定义集合的方法有枚举法、界限符
11、法或它们的组合。例如:ADD=A5,A4,A3,A2,A1,A0 为枚举法 ADD=A5.A0 为界限符法 ADD=A5,A4,A3.A0 为两种方法的组合 第31页/共117页2023/3/19 集合可以进行逻辑、加、减、关系运算。逻辑运算是对集合中每一个元素作相应的运算,因此如果需对两个或两个以上集合进行运算时,这些参与运算的集合的元素数目必须相同。但单个变量与集合进行逻辑运算为该变量与集合的每个元素进行逻辑运算。加、减、关系运算为对整个集合执行该运算。第32页/共117页2023/3/19 例:(ADD=h10)&(ADD=hA000)&(AddrX,Y)0,0-0,0 0,1-0,1
12、1,0-0,1 1,1-1,0;End GATE第44页/共117页2023/3/19 在这个模块中有标头段、定义段、逻辑描述段、测试向量段及结束语句段五部分组成。在这五部分中,标头段为模块的开始;定义段的定义部分指定或定义用于设计的器件、信号、常量宏和库;逻辑描述段对所设计的逻辑进行功能描述;测试向量段写出了测试向量,用以验证所设计的逻辑;结束语句段表示一个模块的结束。第45页/共117页2023/3/19 此外在模块中还允许有选择地加上一些指令。每一个模块只能有一个标头段,它与结束语句段配对使用,而定义段、逻辑描述段、测试向量段则可以任意次序重复,定义语句必须紧跟标头或定义段的关键字。第4
13、6页/共117页2023/3/192.2 标头段 在例1中标头段如下:Module GATE Options_trace wave Titleexample of gate 标头段包括模块语句、选项和标题三个元素组成。第47页/共117页2023/3/191.模块语句 模块语句是必不可少的,其作用是命名模块并标志模块的开始,它与结束语句配对使用,同时也可指出是否利用哑元。第48页/共117页2023/3/19 模块语句的关键字是Module,其格式为:Module modulename(dummy_arg,dummy_arg)其中modulename为命名模块的合法标识符,在本例中为GATE。
14、dummy_arg是哑变量名称,如不利用哑变量则可以略去。第49页/共117页2023/3/19 若模块选用哑变量,则在使用语言处理程序处理模块时,可将真实变量传给模块。哑变量可为模块引用。模块中,凡带有“?”的哑变量,语法分析程序都用真实变量将其替代。例:module my_example(A,B)C=?B+?A;end my_example第50页/共117页2023/3/192.选项 选项为可选语句。其作用是语言处理器控制源文件的处理。选项的关键字是Options,其格式为 Optionsstingstring为选项字符串。第51页/共117页2023/3/193.标题 标题为可选语句,
15、其作用是给出模块一个标题,此标题将作为语言处理程序所生的编程器下载文件及设计编制文件的题头。标题的关键字是Title,其格式为:Titlestring string为标题字符串。第52页/共117页2023/3/192.3 定义段 在例1中定义段如下:Declarations gate DEVICEGAL16V8;A,B PIN 1,2;X,Y PIN 18,17;定义段包括定义段关键字、器件定义、信号定义、常量定义、宏定义、库定义等元素。第53页/共117页2023/3/19 定义段的关键字是Declarations,后面可跟任何合法的定义语句。定义段的关键字允许定义段可在源文件的任何一部分
16、进行定义。如定义语句紧跟标头段,则可略去定义段关键字。第54页/共117页2023/3/191.器件定义 器件定义是可选项,它的作用是将模块中所使用的器件名与实际所采用的可编程逻辑器件联系起来。器件定义的关键字是DEVICE,其格式为 Device_id DEVICE real_device;第55页/共117页2023/3/19 此表达式中,device_id为模块中所使用的器件名,在本例中为gate。real_device为实际际所使用的某一个特定可编程逻辑器件的型号,在本例中为GAL16V8。值得注意的是device_id必须是合法的文件名,因为编程器装载文件的文件名由device_id
17、加上扩展名“jde”产生的。第56页/共117页2023/3/192.信号定义 信号定义包括了管脚定义、节点定义及属性定义。其作用是定义信号,并可选择和管脚及节点相联系。节点/管脚定义用于定义信号名,并将信号同具体的器件节点/管脚序数联系起来。如不用FUSASM和JEDSIM处理文件,可以不设定具体的器件节点/管脚序数。第57页/共117页2023/3/19 属性用于定义信号的特性,它既可用于器件的节点/管脚说明中,作为节点/管脚定义的一部分,也可设在器件的节点/管脚定义之后,作为一个独立的定义部分。它们的关键字分别为PIN,NODE,ISTYPE。第58页/共117页2023/3/19(1)
18、.管脚定义 管脚定义的格式为:!pin_id,!pin_idPINpin#,pin#ISTYPEattributes;其中!pin_id是逻辑设计中用于指示模块中管脚的标识符,pin#为实际器件中的管脚(可为?,由系统分配),attributes为在节点可编程的器件中用于指明属性的字符串,有以下几种:第59页/共117页第60页/共117页2023/3/19例:!Clock,Rest,SI pin in U12,12,15,3;这行代码将器件U12的管脚12,15,3分别用标示符Clock,Rest,SI来表示。若模块中不止定义一个器件,必须用语句中的in项来指明器件。第61页/共117页20
19、23/3/19例:管脚的属性可由语句中的属性项或ISTYPE语句定义,比如 FO pin 13=neg,reg;第62页/共117页2023/3/19(2).节点定义 节点定义的格式为:!node_id,!node_idNODEnode#,node#IETYPEattributes;其中!node_id是逻辑设计中用于表示节点的标识符,node#为实际器件中的节点号,Attributes为在节点可编程的器件中用于指明属性的字符串(同管脚定义)。第63页/共117页2023/3/19 关键字NODE并没有把信号限制在器件上的内部节点上,当一个信号用NODE定义后,也可能被器件装配器分配给器件的I
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