VHDL（Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language）是一种用于电子设计自动化（EDA）的硬件描述语言，它允许用户以抽象级别的不同层次描述数字系统，包括逻辑门、微处理器、接口、存储器等。VHDL的可综合性指的是其代码能够被综合工具转化为具体的电路逻辑。以下是关于VHDL可综合性的详细讲解：
1. **VHDL语言结构向硬件的映射**
设计师在编写VHDL代码时，应考虑其如何映射到硬件结构。VHDL的语句和表达式会被综合工具解析并转换成逻辑门和触发器等基本逻辑单元。理解这种映射关系是控制综合结果的关键。不同的CAD综合工具可能因为算法差异导致相同的VHDL描述产生不同的硬件实现。
2. **VHDL类型**
- **可综合数据类型**：主要包括枚举类型、整数和一维数组。枚举类型如Boolean和State_type，需要状态编码以转换为位矢量。整数类型是可综合的，但应指定范围以优化位宽。一维数组可以被综合为总线。
- **不可综合类型**：如文件类型、浮点数类型、记录类型等，它们在硬件中没有直接对应物，部分工具可能提供有限支持。
3. **VHDL对象**
- **常量（Constant)**：不可变的值，通常用于定义参数。
- **信号（Signal)**：用于描述并行通信，模拟实际硬件中的信号。
- **变量（Variable)**：用于临时存储计算过程中的中间结果，仅在进程中有效。
4. **运算符**
综合理解标准的算术、逻辑和比较运算符。某些特定的运算符，如延时描述，通常在综合时被忽略或处理为语法错误。
5. **顺序语句**
如赋值语句、IF-THEN-ELSE、CASE语句等，在综合时会转换为同步逻辑。
6. **并行语句**
进程（Process）是VHDL中并行执行的模型，对于综合，通常要求一个进程中只有一个有效时钟。异步设计可能需要额外的优化和调整。
7. **进程限制**
在综合时，进程的书写需遵循规则，比如避免复杂的时序逻辑，确保时钟驱动的清晰性。
8. **同步式设计**
推荐使用同步设计风格，即状态变化只在时钟边沿发生，这有助于简化逻辑分析和优化。
9. **综合工具的支持**
不同的综合工具可能支持不同的VHDL子集，设计者需要根据目标工具选择合适的描述方式。
10. **类型定义**
- **枚举类型**：定义一组有序的取值，如Boolean和自定义状态机状态，需要通过位矢量进行状态编码。
- **整数类型**：应设定范围，综合工具将整数转换为位矢量。
- **数组类型**：一维数组可以被综合，二维数组可以通过两个一维数组表示。
理解并掌握这些VHDL的可综合特性对于编写高效、易于综合的代码至关重要。设计师应避免使用可能引起合成问题的高级特性，如非综合类型的类型定义和复杂的时序逻辑，以确保设计的可实施性和高效性。同时，合理使用类型和结构能帮助提高代码的可读性和可维护性。
