A VHDL (VHSIC Hardware Description Language) é uma linguagem de descrição de hardware utilizada para descrever o comportamento e a funcionalidade de circuitos digitais. É uma linguagem textual que permite a descrição formal de sistemas digitais complexos, como microprocessadores, circuitos integrados, sistemas digitais em uma placa de circuito impresso, etc.

A VHDL é uma das linguagens mais utilizadas no design de circuitos integrados e FPGA, e é comumente usada para desenvolver sistemas eletrônicos, como sistemas embarcados, ASICs e sistemas digitais de alta velocidade. A VHDL usa uma sintaxe bem definida para descrever a lógica digital, o que torna a descrição do circuito fácil de entender e manter.

Neste artigo, apresentaremos um guia passo a passo para iniciantes que desejam aprender a VHDL. Iremos cobrir os conceitos básicos da VHDL, descrever sua sintaxe e mostrar como criar um projeto VHDL usando um software de simulação.

1. Conceitos básicos

Antes de começar a aprender a VHDL, é importante entender alguns conceitos básicos de lógica digital. A lógica digital é a base da computação moderna e envolve a manipulação de sinais digitais. Isso significa que todo o processamento de informações é feito com sinais digitais de 0 e 1.

Os sinais digitais são manipulados por circuitos lógicos, que são compostos por portas lógicas básicas, como AND, OR e NOT. Essas portas lógicas são conectadas em série ou em paralelo para criar funções lógicas mais complexas.

Os circuitos digitais são descritos usando a VHDL, que é uma linguagem textual que permite a descrição formal da funcionalidade do circuito.

2. Sintaxe da VHDL

A sintaxe da VHDL é baseada em três tipos de elementos: entidades, arquiteturas e processos.

Entidades são as mais baixas unidades de descrição em VHDL e representam uma instância de hardware. A entidade define as entradas e saídas do circuito, bem como suas características.

Arquiteturas são as unidades de descrição mais altas e representam a estrutura geral do circuito. A arquitetura especifica como as entidades são interconectadas, especificando as portas lógicas e os sinais de conexão entre as entidades.

Processos são como funções que descrevem o comportamento do circuito. Eles são executados de forma assíncrona e descrevem o comportamento do circuito para uma determinada entrada.

A VHDL usa palavras-chave e símbolos especiais para descrever a lógica digital. Por exemplo, AND é representado pelo símbolo &, OR é representado pelo símbolo |, e NOT é representado pelo símbolo !. Existem muitas outras palavras-chave e símbolos especiais usados na VHDL.

3. Criando um projeto VHDL usando um software de simulação

Para criar um projeto em VHDL, é necessário um software de simulação. Existem diversos softwares disponíveis, como o Xilinx ISE, Altera Quartus, ModelSim, etc.

O primeiro passo é criar um novo projeto e uma nova entidade. É preciso definir as entradas e saídas da entidade e criar uma arquitetura para o circuito.

O próximo passo é definir os processos para o circuito. É preciso escrever o código VHDL para descrever a funcionalidade do circuito, usando palavras-chave e símbolos especiais.

Após o código VHDL ser escrito e compilado pelo software de simulação, é possível simular o circuito para verificar se ele funciona corretamente. É possível também gerar um código VHDL otimizado para a implementação em FPGA ou em circuitos integrados.

Conclusão

A VHDL é uma linguagem de descrição de hardware essencial para o design de circuitos integrados e FPGA. Neste artigo, foi apresentado um guia passo a passo para iniciantes que desejam aprender a VHDL. Foi discutido os conceitos básicos de lógica digital e a sintaxe da VHDL, e mostrado como criar um projeto VHDL usando um software de simulação. Esperamos que este guia ajude os iniciantes a aprender VHDL e a criar seus próprios projetos.