arrays - 在 VHDL 中创建其元素宽度递增的通用数组

Question

是否可以创建一个元素宽度不断增加的数组。例如，假设 X 是一个包含 10 个元素的数组；

X(0) 是 std_logic_vector(3 降到 0)
X(1) 是 std_logic_vector(4 降到 0)
...
X(9) 是 std_logic_vector(12 降到 0)

Answer 1

按照您的要求，没有解决方案可以解决您的问题，但除了 Morten 的回答之外，我将尝试提供另一种解决方案。

我会用你的例子: X 是一个由 10 个元素组成的数组，每个元素的长度从 4 增加到 13。

我的解决方案将所有向量放入一个一维向量中，并通过函数简化对位的访问。以下几行尝试展示这些位是如何组织的。

--bit 84              bit 19      bit 13       bit 8       bit 4       bit 0
[X(9)(12..0)]...[X(4)(7..0)][X(3)(6..0)][X(2)(5..0)][X(1)(4..0)][X(0)(3..0)]

逐步:

1. 创建一个 INTEGER 向量 (T_INTVEC) 或更受约束的 NATURAL 向量 (T_NATVEC)。

   type T_NATVEC is array (NATURAL range <>) of NATURAL;
   

2. 创建此类型的实例并用数组长度填充它。

   constant MY_BITS : T_NATVEC := (
     0 => 4,
     1 => 5,
     [...]
     9 => 13
   );
   

   或者使用函数来计算:

   function generateVectorLengths return T_NATVEC is
     constant Count        : NATURAL              := 10;
     constant Startlength  : NATURAL              := 4;
     variable Result : T_NATVEC(0 to Count - 1);
   begin
     for i in 0 to Count - 1 loop
       Result(i) := StartLength + i;
     end loop;
     return Result;
   end function;
   
   constant MY_BITS : T_NATVEC := generateVectorLengths;
   

3. 创建一些辅助函数来:

   • 对所有向量长度求和

     function isum(vec : T_NATVEC) return NATURAL is
       variable Result : NATURAL := 0;
     begin
       for i in vec'range loop
         Result := Result + vec(i);
       end loop;
       return Result;
     end function;
     

   • 获取嵌入向量的上限

     function low(VectorBits : T_POSVEC; index : NATURAL) return NATURAL is
       variable pos : NATURAL := 0;
     begin
       for i in VectorBits'low to index - 1 loop
         pos := pos + VectorBits(i);
       end loop;
       return pos;
     end function;
     

   • 获取嵌入向量的下界

     function high(VectorBits : T_POSVEC; index : NATURAL) return NATURAL is
       variable pos : NATURAL := 0;
     begin
       for i in lenvec'low to index loop
         pos := pos + VectorBits(i);
       end loop;
       return pos - 1;
     end function;
     

   • 获取整个嵌入向量

     function getSubvector(vector : STD_LOGIC_VECTOR; VectorBits : T_POSVEC; index : NATURAL) return STD_LOGIC_VECTOR is
     begin
       return vector(high(VectorBit, index) downto low(VectorBit, index));
     end function;
     

   • 将子向量分配给大向量

      procedure assignSubVector(signal slm : out T_SLM; slv : STD_LOGIC_VECTOR; constant VectorBits : T_POSVEC; constant index : NATURAL) is
      begin
         for i in slv'range loop
           slm(high(VectorBit, index) downto low(VectorBit, index)) <= slv;
         end loop;
      end procedure;
     

4. 现在您可以使用此函数创建一个一维向量，如下所示:

   signal Vector_1 : STD_LOGIC_VECTOR(isum(MY_BITS) - 1 downto 0)  := (others => 'Z');
   -- initialize this vector with 'Z'; this is needed for simulation!
   

5. 您可以将此向量与 high 和 low 函数或 forlast 辅助函数一起使用(请参阅函数 getSubvector)。

   signal Vector_X3 : STD_LOGIC_VECTOR(MY_BITS(3) - 1 downto 0);
   ...
   Vector_X3 <= getSubvector(My_Vector, MY_BITS, 3);
   

6. 最后，您可以使用 assignSubVector 将向量分配给大向量:

   signal Vector_X4 : STD_LOGIC_VECTOR(MY_BITS(4) - 1 downto 0);
   ...
   assignSubvector(My_Vector, Vector_X4, MY_BITS, 4);
   

如果您发现向量和矩阵的这些位移动和扭曲函数很有趣，这里是 complete file :)。