在VHDL中注册地图实现

Question

在我的设计中，我试图创建一个寄存器映射，可以由单独的组件灵活地使用它。例如，假设我创建了以下寄存器映射类型：

package regmap_package is

    type regmap_t is array(natural range <>) of std_logic_vector(7 downto 0);

end package regmap_package;

因此，这将是我的寄存器映射，其中包含x个8位寄存器。然后在我的顶级实体中声明寄存器映射的总大小：

signal regs : regmap_t(0 to 15);

因此，在此示例中，我将具有16 x 8位寄存器映射。我的问题来了：假设我要创建一些子组件。每个组件仅需要这些寄存器的一部分即可进行操作。

例如，component1需要从地址0到地址7的寄存器，而component 2则需要从地址8到地址15的寄存器。该组件的实体声明如何，以及如何将整个寄存器数组的一部分传递给它？这些组件是否将根据自己的本地寻址方案（每个从0到7）运行？

Answer 1

您可以使用枚举来声明寄存器名称：

type RegisterNames is (Command, Status, VendorID, DeviceID, Error);

现在您可以创建您的注册图：

type RegisterType is array(RegisterNames range <>) of std_logic_vector(7 downto 0);

通过使用range <>，您可以创建该类型的任何范围。

从这里您可以生成您的注册图：

signal RegisterMap : RegisterType(RegisterNames);

您可以按如下方式对该寄存器映射进行切片：

signal SubRegisters : RegisterType(VendorID to DeviceID);
SubRegister <= RegisterMap(SubRegister'range);

评论的答案

可以使用全局标签创建可用于索引的包吗？

是的，您可以在包中定义描述的枚举类型。因此，寄存器名称和寄存器类型本身可用作端口和更高级别的实体。

不幸的是，VHDL-2008对不完整的泛型类型提供了残破的支持。您可以将枚举类型传递给包，然后将该实例化的包传递给实现通用寄存器接口的实体，例如用于AXI4 Lite，但是该通用类型没有任何操作。因此，您没有运算符，也没有可用的通用类型的属性。

看起来如何？

package GenericRegisterPackage is
  generic (
    constant ShortName        : string;   -- e.g. PWM
    type     RegisterNames;
    constant AXI4_AddressBits : positive;
    constant AXI4_DataBits    : positive
  );

  subtype RegisterType is std_logic_vector(AXI4_DataBits - 1 downto 0);

  -- THE FOLLOWING LINE IS NOT SUPPORTED in VHDL-2008
  type    RegisterFile is array(RegisterNames range <>) of RegisterType;

end package;

entity GenericAXI4LiteRegister is
  generic (
    package GenericRegisterPackage
  );
  port (
    Clock : in std_logic;
    -- ...
  );
end entity;

用法：

architecture rtl of Controller is
  type RegisterNames is (Command, Status, Error, Frequency);

  package RegisterPackage is new work.GenericAXI4LiteRegister
    generic map (
      ShortName        => "PWM Controller",
      RegisterNames    => RegisterNames,
      AXI4_AddressBits => 8,
      AXI4_DataBits    => 32
    );
begin
  reg: entity work.GenericAXI4LiteRegister
    generic map (
      GenericRegisterPackage => RegisterPackage
    )
    port map (
      Clock => Clock,
      -- ...
    );
end architecture;

对VHDL-2008的这种误解将在VHDL-2018中修复。包不完整的泛型类型的以下行：

type RegisterNames;

会变成这样：

type RegisterNames is ();

...表示它是一种枚举类型。因此，它是离散类型，可以用作数组中的索引。

另外，是否可以在此处进行特定的索引设置（自然数）？

是的，您可以将枚举文字转换为索引。每个离散类型（包括枚举）的所有值都有位置编号。

constant position : natural := RegisterNames'pos(VendorID);

会回来的2。对于声明中最左侧的枚举文字，位置从0开始。右边的每个后续文字都会得到一个加1的位置。

从位置编号（自然）到属性枚举文字的反向操作，该属性'val(5)返回Error。