SpinalHDL之VHDL 和 Verilog 生成

本文作为SpinalHDL学习笔记第十六篇，记录使用SpinalHDL代码生成Verilog/VHDL代码的方法。

SpinalHDL学习笔记总纲链接如下：

SpinalHDL 学习笔记_spinalhdl blackbox-CSDN博客

目录：

1.从 SpinalHDL 组件生成 VHDL 和 Verilog

2.生成的 VHDL 和 Verilog

3.VHDL 和 Verilog 属性

1.从 SpinalHDL 组件生成 VHDL 和 Verilog

要 从 SpinalHDL 组 件 生 成 VHDL， 只 需 在 Scala main 函 数 中 调 用 SpinalVhdl(new

YourComponent) 即可。

生成 Verilog 完全相同，但用 SpinalVerilog 代替 SpinalVHDL。

import spinal.core._
// A simple component definition.
class MyTopLevel extends Component {
// Define some input/output signals. Bundle like a VHDL record or a Verilog␣
,→struct.
val io = new Bundle {
val a = in Bool()
val b = in Bool()
val c = out Bool()
}
// Define some asynchronous logic.
io.c := io.a & io.b
}
// This is the main function that generates the VHDL and the Verilog corresponding␣
,→to MyTopLevel.
object MyMain {
def main(args: Array[String]) {
SpinalVhdl(new MyTopLevel)
SpinalVerilog(new MyTopLevel)
}
}

**Note：**SpinalVhdl 和 SpinalVerilog 可能需要创建组件类的多个实例，因此第一个参数不是Component 引用，而是返回新组件的函数。

2.生成的 VHDL 和 Verilog

如何将 SpinalHDL RTL 描述转换为 VHDL 和 Verilog 非常重要：

• Scala 中变量的名称将保留在 VHDL 和 Verilog 中。

• Scala 中的 Component 组件层次结构会保留在 VHDL 和 Verilog 中。

• Scala 中的 when 语句会生成为 VHDL 和 Verilog 中的 if 语句。

• Scala 中的 switch 语句在所有标准情况下都生成为 VHDL 和 Verilog 中的 case 语句。

组织：

当使用 VHDL 生成器时，所有模块都会生成到一个文件中，其中包含三个部分：

1. 包含所有 Enum 定义的包

2. 包含架构中所有元素使用函数的包

3. 您的设计所需的所有组件

当使用 Verilog 生成时，所有模块都会生成到一个文件中，其中包含两个部分：

1. 使用的所有枚举定义

2. 您的设计需要的所有模块

组合逻辑

Scala：

class TopLevel extends Component {
val io = new Bundle {
val cond = in Bool()
val value = in UInt(4 bits)
val withoutProcess = out UInt(4 bits)
val withProcess = out UInt(4 bits)
}
io.withoutProcess := io.value
io.withProcess := 0
when(io.cond) {
switch(io.value) {
is(U"0000") {
io.withProcess := 8
}
is(U"0001") {
io.withProcess := 9
}
default {
io.withProcess := io.value+1
}
}
}
}

VHDL:

entity TopLevel is
port(
io_cond : in std_logic;
io_value : in unsigned(3 downto 0);
io_withoutProcess : out unsigned(3 downto 0);
io_withProcess : out unsigned(3 downto 0)
);
end TopLevel;
architecture arch of TopLevel is
begin
io_withoutProcess <= io_value;
process(io_cond,io_value)
begin
io_withProcess <= pkg_unsigned("0000");
if io_cond = '1' then
case io_value is
when pkg_unsigned("0000") =>
io_withProcess <= pkg_unsigned("1000");
when pkg_unsigned("0001") =>
io_withProcess <= pkg_unsigned("1001");
when others =>
io_withProcess <= (io_value + pkg_unsigned("0001"));
end case;
end if;
end process;
end arch;

时序逻辑

Scala:

class TopLevel extends Component {
val io = new Bundle {
val cond = in Bool()
val value = in UInt (4 bits)
val resultA = out UInt(4 bits)
val resultB = out UInt(4 bits)
}
val regWithReset = Reg(UInt(4 bits)) init(0)
val regWithoutReset = Reg(UInt(4 bits))
regWithReset := io.value
regWithoutReset := 0
when(io.cond) {
regWithoutReset := io.value
}
io.resultA := regWithReset
io.resultB := regWithoutReset
}

VHDL:

entity TopLevel is
port(
io_cond : in std_logic;
io_value : in unsigned(3 downto 0);
io_resultA : out unsigned(3 downto 0);
io_resultB : out unsigned(3 downto 0);
clk : in std_logic;
reset : in std_logic
);
end TopLevel;
architecture arch of TopLevel is
signal regWithReset : unsigned(3 downto 0);
signal regWithoutReset : unsigned(3 downto 0);
begin
io_resultA <= regWithReset;
io_resultB <= regWithoutReset;
process(clk,reset)
begin
if reset = '1' then
regWithReset <= pkg_unsigned("0000");
elsif rising_edge(clk) then
regWithReset <= io_value;
end if;
end process;
process(clk)
begin
if rising_edge(clk) then
regWithoutReset <= pkg_unsigned("0000");
if io_cond = '1' then
regWithoutReset <= io_value;
end if;
end if;
end process;
end arch;

3.VHDL 和 Verilog 属性

在某些情况下，为设计中的某些信号提供属性以修改它们的综合方式很有用。

为此，可以对设计中的任何信号或存储器调用以下函数：

语法	描述
addAttribute(name)	添加一个名为 name 的布尔属性，并将给定值设置为 true
addAttribute(name, value)	添加一个字符串属性，并将给定的 name 设置为 value

val pcPlus4 = pc + 4
pcPlus4.addAttribute("keep")

用 VHDL 生成声明：

attribute keep : boolean;
signal pcPlus4 : unsigned(31 downto 0);
attribute keep of pcPlus4: signal is true;

用 Verilog 生成声明：

(* keep *) wire [31:0] pcPlus4;