部分在VHDL中为数组赋值？

Question

我有一个形式为 VHDL 的数组，

type CacheArray is array(0 to 15) of std_logic_vector(33 downto 0);
signal cache_array: CacheArray := (others => (others => '0'));

我希望给这个数组赋值，这样每个索引只有一位被初始化。我怀疑这样的事情会起作用，

cache_array(15 downto 0)(33) <= (others => '0');

但它给出了以下错误：-

Cache.vhd:72:16: direction of the range mismatch
Cache.vhd:72:30: static constant violates bounds
Cache.vhd:72:37: can't match character literal '0' with type array type "std_logic_vector"

从某种意义上说，这就像一个二维矩阵，我希望只完全初始化一列。 除了一一分配位，还能做什么？

Answer 1

您收到第一个和第二个错误是因为声明了您的类型：

array(0 to 15)

但是你分配给这个类型使用的实例的信号：

cache_array(15 downto 0)

您应该为两者选择to 或downto。

最后一个错误是因为您将仅适用于位向量的(others => '0') 分配给单个位。如果您想创建特定位 '0'，只需将其分配给 '0'。

更一般地说，语法cache_array(15 downto 0)(33) 没有意义。

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如果根据您的评论和更新的问题，您想在每个数组元素中分配一个特定位，则必须使用某种循环：

进程内部：

for i in cache_array'range loop
  cache_array(i)(33) <= '0';
end loop; 

进程外作为并发分配：

GenerateLabel : for i in cache_array'range generate
  cache_array(i)(33) <= '0';
end generate; 

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另请注意，如果您仅实现一位分配，则工具不太可能推断此功能使用块内存元素。

Answer 2

在可怕的_jeff 显示的生成循环方法中应谨慎使用。 generate 循环中的并发语句将导致一个单独的进程，每个生成的块中都有一个单独的驱动程序，这意味着您不能在不解析为元值的情况下从另一个进程为 cache_array(i) 分配 (33)。

如果不在单个进程中描述整个缓存操作，则生成循环方法通常没有用处。

还有第三种方法使用 AND 掩码，对于那些有编程背景的人来说很熟悉，用于将 cache_array(i)(33) 设置为 '0'：

library ieee;
use ieee.std_logic_1164.all;

entity cache is
end entity;

architecture foo of cache is
    type CacheArray is array(0 to 15) of std_logic_vector(33 downto 0);
    signal cache_array: CacheArray := (others => (others => '1'));

    constant MASK33:   CacheArray := (others => (33 => '0', others => '1'));

    function "and" (l,r: CacheArray) return CacheArray is
        variable retval: CacheArray;
    begin
        for i in l'range loop
            retval(i) := l(i) and r(i);
        end loop;
        return retval;
    end function;

    function to_string (arg: CacheArray) return string is
        variable retval: string (1 to CacheArray'length * 36);
        variable retptr: natural range 1 to CacheArray'length * 36;
    begin
        retptr := 1;
        for i in arg'range loop
            for j in arg(i)'range loop
                if j = arg(i)'left then
                    retval(retptr) := LF;
                    retptr := retptr + 1;
                    retval(retptr) := HT;
                    retptr := retptr + 1;
                end if;
                retval(retptr) := 
                        character'VALUE(std_ulogic'IMAGE(arg(i)(j)));
                        if retptr < retval'length then
                            retptr := retptr + 1;
                        end if;
            end loop;
        end loop;
        return retval;
    end function;

begin

-- GenerateLabel:
--     for i in cache_array'range generate
--         cache_array(i)(33) <= '0';
--     end generate;
--
-- Clear_33:
--     process (cache_array)
--     begin
--         for i in cache_array'range loop
--           cache_array(i)(33) <= '0';
--         end loop;
--     end process;
MASK:
    process (cache_array)
    begin
        cache_array <= cache_array and MASK33;
    end process;
SHOW:
    process (cache_array)
    begin
        report "cache_array = " & to_string(cache_array);
    end process;
end architecture;

因为它需要为类型 CacheArray 定义一个“与”运算符，所以它也导致为类型 CacheArray 生成一个 to_string 函数，它可以告诉我们缓存的内容：

ghdl -r cache
cache.vhdl:67:9:@0ms:(report note): cache_array =
    1111111111111111111111111111111111
    1111111111111111111111111111111111
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    1111111111111111111111111111111111
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    1111111111111111111111111111111111
    1111111111111111111111111111111111
    1111111111111111111111111111111111
    1111111111111111111111111111111111
    1111111111111111111111111111111111
    1111111111111111111111111111111111
    1111111111111111111111111111111111
    1111111111111111111111111111111111
    1111111111111111111111111111111111
    1111111111111111111111111111111111
    1111111111111111111111111111111111
cache.vhdl:67:9:@0ms:(report note): cache_array =
    0111111111111111111111111111111111
    0111111111111111111111111111111111
    0111111111111111111111111111111111
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    0111111111111111111111111111111111
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    0111111111111111111111111111111111

第一个缓存值是初始值，第二个是“and”掩码的结果（注意我最初用'1'填充了cache_array以显示“and”有效）。

您可以为缓存字添加额外的字段分隔符，使其更易于阅读，并与特定基数使用等内容一起，注意您负责正确计算 retval 字符串长度并管理 retval 指针 (retptr) to_string 函数。您可以添加一个输出标题。您还可以在缓存行的基础上组织输出。 ...

除了报告语句之外，textio 还可以用于更好地控制输出和重定向到文本文件。两者都可以让您观察缓存状态，而无需借助读取波形显示。