Introduction au VHDL

Qu'est-ce que le VHDL, son histoire, et pourquoi l'utiliser pour les FPGA ?

Qu'est-ce que le VHDL ?

VHDL (VHSIC Hardware Description Language) est un langage de description matérielle (HDL) standardisé IEEE. Il permet de décrire le comportement et la structure des circuits numériques.

VHSIC = Very High Speed Integrated Circuits - programme de recherche américain des années 1980.

Le VHDL est utilisé pour :

• Modéliser et simuler des circuits numériques
• Synthétiser du code vers du matériel réel (FPGA, ASIC)
• Documenter et vérifier l'architecture d'un système numérique

Historique

La version la plus utilisée en industrie reste VHDL-93 / VHDL-2008.

VHDL vs Verilog

Ces deux langages dominent le marché. Voici une comparaison :

Flot de conception FPGA

1. Écriture : vous décrivez le comportement en VHDL
2. Simulation : vérification fonctionnelle (testbench)
3. Synthèse : transformation en netlist de portes logiques
4. Implémentation : placement sur les ressources physiques du FPGA
5. Programmation : chargement du bitstream sur la puce

Premier aperçu du VHDL

Voici la structure minimale d'un fichier VHDL :

library IEEE;
use IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
 
entity mon_circuit is
  port (
    i_a : in  std_logic;
    i_b : in  std_logic;
    o_y : out std_logic
  );
end entity mon_circuit;
 
architecture rtl of mon_circuit is
begin
  o_y <= i_a AND i_b;
end architecture rtl;

Ce code décrit un simple ET logique à deux entrées. Nous verrons chaque partie en détail dans les prochains cours.

Points clés à retenir

• Le VHDL décrit du hardware, pas un algorithme séquentiel
• Tout ce qui est dans l'architecture s'exécute en parallèle
• Le VHDL est fortement typé : les types doivent correspondre exactement
• La simulation et la synthèse n'ont pas les mêmes contraintes

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