行为级（BehaviorLevel）描述

2.2.1　行为级（Behavior Level）描述

行为级描述（如图2.9所示），对电路的功能或数学模型进行描述，建立电路或系统的输入与输出的关系，其抽象程度高，与硬件实现毫无关联。在行为级描述中，源程序中可以大量采用算术运算、关系运算、惯性延时、传输延时等难于进行逻辑综合或不能进行逻辑综合的VHDL描述语句。设计行为级源程序的目的不是为了综合，而是为了仿真，验证电路或系统的设计思想是否正确。

图2.9　行为级描述示意

设计复杂的或新的电子系统时，往往首先进行行为级描述，通过行为级描述的仿真可验证设计者对系统的认识是否正确。如果行为级仿真不能通过，或仿真波形与设计意图有出入，说明设计者对该系统的认识有缺陷或不全面，需更改设计。如果能够仿真通过，并获得与设计意图一致的仿真波形，则说明设计者对系统的认识基本是正确的，可以进入对系统的RTL描述阶段。

【例2-9】一个五端口电路的行为级描述

对一个五端口电路而言，假定设计时并不知道其逻辑电路类型，而只知道它是一个具有三个输入端口和两个输出端口的五端口电路（如图2.10所示），且已知它具有如表2.2所示的功能，即可通过行为级描述方式来实现它的功能。

图2.10　五端口电路

表2.2　五端口电路的功能表

由表2.2可以看出以下规律，即两个输出信号sum和cout的值，只取决于n的数值，而n又等于输入信号为1的数目。于是可以通过统计输入信号为1的数目决定输出信号。从而该电路行为级建模的描述如下：

上述程序中“:=”为变量赋值符，“＜=”为信号赋值符。程序所描述的构造体名称为behav。程序中申明了一个变量n用以统计输入信号为1的数目。程序中还申明了两个位矢量型常量（相当于一维数组）sum_vector 和cout_vector，两个位矢量常量都为4位常量，它们的值分别为0101和0011，正好等于表2.2中sum和cout列从上向下4个数的组合。从PROCESS开始到END PROCESS为一个进程，进程中的所有语句顺序执行，首先进程等待输入信号x或y或cin发生变化，接着统计3个输入信号同时为1的数目n，最后根据n值从两个位矢量常量的第n位分别得到输出信号sum和cout的新值。

上述VHDL程序引入变量n进行统计的处理方式完全是对一个五端口电路数学模型的描述，没有涉及任何有关电路的结构，属于行为级建模方式。

用Active-HDL工具仿真得到的波形如图2.11所示。

图2.11　例2-9的仿真结果

将图2.11的仿真结果和表2.2功能表进行比较，可以看出它们是吻合的。