程序包记录组类型

2.4.5　库和程序包

库和程序包是VHDL的设计共享资源，一些共用的、经过验证的模块放在程序包中，实现代码重用。一个或多个程序包可以预编译到一个库中，使用起来更为方便。

1.库（Library）

库是经编译后的数据的集合，用来存放程序包定义、实体定义、结构体定义和配置定义，使设计者可以共享已经编译过的设计结果。在VHDL语言中，库的说明总是放在设计单元的最前面：

LIBRARY库名；

这样在设计单元内的语句就可以使用库中的数据。VHDL语言允许存在多个不同的库，但各个库之间是彼此独立的，不能互相嵌套。常用的库如下：

（1）STD库

逻辑名为STD的库为所有设计单元隐含定义，即“LIBRARY STD；”子句隐含存在于任意设计单元之前，而无须显式写出。

STD库包含预定义程序包STANDARD与TEXTIO。

（2）WORK库

逻辑名为WORK的库为所有设计单元隐含定义，用户不必显式写出“LIBRARY WORK；”。同时设计者所描述的VHDL语句不须作任何说明，都将存放在WORK库中。

（3）IEEE库

最常用的库是IEEE。IEEE库中包含IEEE标准的程序包，包括STD＿LOGIC＿1164、NUMERIC＿STD＿LOGIC、NUMERIC＿STD以及其他一些程序包。其中STD＿LOGIC＿1164是最主要的程序包，大部分可用于可编程逻辑器件的程序包都以这个程序包为基础。

（4）用户定义库

用户为自身设计需要所开发的共用程序包和实体等，也可汇集在一起定义成一个库，这就是用户库，在使用时同样需要说明库名。

2.程序包（Package）

程序包说明像C语言中的include语句一样，用来罗列VHDL语言中所要用到的常数定义、数据类型、函数定义等，是一个可编译的设计单元，也是库结构中的一个层次。要使用程序包时可用USE语句说明，例如：

程序包由标题和包体两部分组成，其结构如下：

标题是主设计单元，它可以独立编译并插入设计库中。包体是次级设计单元，它可以在其对应的标题编译并插入设计库之后，再独立进行编译并也插入设计库中。

包体并不总是需要的。但在程序包中若包含有子程序说明时则必须用对应的包体。这种情况下，子程序体不能出现在标题中，而必须放在包体中。若程序包只包含类型说明，则包体是不需要的。

常用的程序包如下：

（1）STANDARD程序包

STANDARD程序包预先在STD库中编译，此程序包中定义了若干类型、子类型和函数。IEEE1076标准规定，在所有VHDL程序的开头隐含有下面的语句：

LIBRARY WORK.STD；

USE STD.STANDARD.ALL；

因此不需要在程序中使用上面的语句。

（2）STD＿LOGIC＿1164程序包

STD＿LOGIC＿1164预先编译在IEEE库中，是IEEE的标准程序包，其中定义了一些常用的数据和子程序。

此程序包定义的数据类型STD＿LOGIC、STD＿LOGIC＿VECTOR以及一些逻辑运算符都是最常用的，许多EDA厂商的程序包都以它为基础。

（3）STD＿LOGIC＿UNSIGNED程序包

STD＿LOGIC＿UNSIGNED程序包预先编译在IEEE库中，是Synopsys公司的程序包。此程序包重载了可用于INTEGER、STD＿LOGIC和STD＿LOGIC＿VECTOR三种数据类型混合运算的运算符，并定义了一个由STD＿LOGIC＿VECTOR型到INTEGER型的转换函数。

（4）STD＿LOGIC＿SIGNED程序包

STD＿LOGIC＿SIGNED程序包与STD＿LOGIC＿UNSIGNED程序包类似，只是STD＿LOGIC＿SIGNED中定义的运算符考虑到了符号，是有符号的运算。

下面是一自定义程序包的例子：

一个程序包所定义的项对另一个单元并不是自动可见的，如果在某个VHDL单元之前加上USE语句，则可以使得程序包说明中的定义项在该单元中可见。如下例：

－－假定上述程序包Logic的说明部分已经存在

－－下面的USE语句使得Three＿level＿logic和Invert

－－对实体说明成为可见

USE work.Logic.Three＿Level＿Logic；

－－结构体部分继承了实体说明部分的可见性，所以不必再使用USE语句

USE语句后跟保留字ALL，表示使用库／程序包中的所有定义。