Verilog語言和VHDL語言是兩種不同的硬件描述語言，但并非所有人都同時精通兩種語言，所以在某些時候，需要把Verilog代碼轉換為VHDL代碼。本文以通用的XHDL工具為例對Verilog轉換到VHDL過程中存在的問題進行了總結，歡迎批評指正。

當我們剛開始學習FPGA時，一定會遇到一個問題：

學習Verilog還是VHDL？

等我們學習FPGA到一定程度參加面試時，面試者也會問你一個問題：

你以前用Verilog還是VHDL開發？

你已經習慣某種語言，也發現語言不是學習FPGA時需要考慮的問題，它僅僅是硬件描述語言工具而已。可是，當你發現一份和你使用語言不同的代碼作為參考時，你又開始想：

我以后的工作是不是要二種語言都會，這樣工作才會得心應手？

事實上，兩種語言之間是可以相互轉換的。

對于我們做FPGA開發人員來說，如何快速在Verilog和VHDL之間互轉，加快開發產品的進度，而不是因為只懂某一種語言而局限了自己的開發。

Vivado可以看兩種語言的差異

Verilog與VHDL語法是互通且相互對應的，如何查看二者對同一硬件結構的描述，可以借助EDA工具，如Vivado，打開Vivado后它里面的語言模板后，也可以對比查看Verilog和VHDL之間的差異。

XHDL軟件

轉換所用軟件如下圖所示：

上圖是把轉換成VHDL格式的代碼，再轉換回verilog后與原代碼對比的圖，可以看出，一些注釋之類的信息都沒有了，原來的代碼規范和風格也發生了變化。

在轉換的過程，該軟件對代碼中的漢語注釋不支持，如果出現漢字就無法轉換。

筆者之前就曾試著寫過Verilog轉VHDL代碼的工具，見：Verilog HDL代碼轉VHDL代碼，無奈因為不是軟件開發出身，寫出來的東西通用性和完善性很差。寫到此處，再次想起漢天下董事長楊清華所說的話，互聯網講究的是差異化的商業模式，很牛的產品定義，早期不看銷售額而看流量，越快越好。這對IC是很可怕的事情，讓整個產業變得很浮躁。互聯網的模式，在某種程度上是毒瘤。發展集成電路芯片，需要把互聯網的模式認知去除。芯片行業需要長期積累、持續關注，需要八年、十年的積累，這個耐心和耐性很重要。

試想一下，如果這么一個簡單的小軟件是互聯網領域經常用到的，估計早已經遍地都是了吧，并且也都很好用呢！

以下僅對Verilog轉VHDL過程中出現的問題進行說明。

Xhdl軟件轉換后狀態機的問題

含有狀態機的Verilog代碼被xhdl軟件轉換后會出現兩種情況：

1、當verilog代碼中parameter常量寫在緊挨著端口位置時，xhdl軟件會將其轉換為vhdl中的generic內的可傳遞的參數，如圖：

2、當parameter在其它地方出現時，xhdl會將其轉換為constant常量，如圖：

無論哪種方式，將其中有錯誤的地方改正后，都不會出現狀態機運行出錯，也就是不用將這種狀態機書寫方式更改為vhdl語法中專門的狀態機書寫方式。

function轉換位置出現問題

在用xhdl軟件完成轉換后會出現function寫在了process塊內的情況，出現此問題應將function改在architecture下面（與定義信號在相同的位置）。

信號只能賦值給與它位寬類型相同的信號

如下圖中的兩個信號：

b <= a;

在verilog中此種賦值方式意思是將a的前3位賦值給b，但是在vhdl中此種賦值方式會報出位寬不匹配的錯誤，應將其更改為：

b <= a(2 downto 0);

同時需要注意a、b的數據類型必須相同，如圖中必須都為std_logic_vector類型。

沒有邏輯與，需用其它辦法解決

在vhdl中沒有邏輯與（verilog中的&&），只有按位與（verilog中的&，vhdl中的and），所以verilog中的邏輯與，在vhdl中有時需要用等價的方式替換，比如：

需要替換為：

注意數據類型轉換符號使用的是否正確

在vhdl中有多種數據類型，它們之間可以通過數據類型轉換符號相互轉換。在xhdl軟件中，數據類型轉換一般都會出現錯誤，具體的原因是轉換符號使用錯誤，而在vhdl的語法書上介紹的并不全面。下面介紹幾中常用的數據類型轉換符號：

1、IEEE.std_logic_1164.all庫中包含的：

（1）bit_vector to std_logic_vector ：

=to_stdlogicvector（bv_sig）；

（2）std_logic_vector to bit_vector ：

=to_bitvector();

2、IEEE.std_logic_arith.all庫中包含的：

integer to std_logic_vector ：

=CONV_STD_LOGIC_VECTOR(,);

3、IEEE.std_logic_signed.all庫中包含的：

std_logic_vector to integer ：

=CONV_INTEGER();

注意：選用某種數據類型轉換符號的時候一定要確認是否包含了相應的庫。

其它轉換符號可以在如下圖的ise軟件相應的目錄下查找

if后的判斷語句在某些情況會出現語法沒錯誤邏輯出現錯誤

此種情況比較少見，但是一般很難發現，只有通過大量仿真找到錯誤。具體情況如下圖：

原verilog代碼：

if((MDR_port_i&outport)==32'b0)

Xhdl軟件轉換后語法無錯誤邏輯出現錯誤：

IF((MDR_port_i/="0000000000000000000000000000000")ANDoutport/="0000000000000000000000000000000"=false)

修改后：

IF((MDR_port_iANDoutport)="0000000000000000000000000000000")

個人總結：在原verilog代碼中，當if后的判斷句出現按位與（&）時，Xhdl軟件轉換成vhdl后很大可能會出現語法正確邏輯錯誤。

并置運算時遇到的問題

由于在verilog語法中，位寬不同的兩個信號也可以相互賦值，但是在vhdl中對此有嚴格要求位寬相同，而xhdl軟件在轉換的時候不會檢測這些，所以經常會出現位寬不匹配的情況，尤其是在并置運算時，所以要嚴格檢查并置后的位寬與所賦值信號是否相同。

在verilog中某一信號可以賦值給幾個并置的信號，但是在vhdl中不允許這么做，除非左側并置的都為std_logic類型信號，右側為std_logic_vector類型信號，注意此時在vhdl中并不是用“&”這個并置運算符，而是“，”。（bit以及bit_vector是否有相似功能暫時未知）具體情況如圖：

錯誤，因為b是std_logic_vector類型

正確情況如下圖：

Bool類型的運用以及會出現的問題

在verilog中幾個信號經過關系運算后返回的值是1或者0，但是在vhdl中返回的確是bool類型的值，也就是說返回的是true或者false。

1、vhdl中在if后的判斷條件最后必須為布爾類型，如圖：

2、verilog和vhdl中信號經過關系運算后返回值的區別，如圖：

When-else語句不能用在process塊內

軟件轉換后的when-else語句常常被放在process塊內，導致出現問題。因為when-else語句是并行信號賦值語句，它本身就相當于一個進程process，因此不能放在進程體中。進程是不能夠嵌套的。

位移操作左側為bit類型，右側為integer類型

Verilog中的位移運算經xhdl軟件轉換后必出現錯誤，錯誤的原因是轉換成vhdl代碼后位移符號兩側數據類型出錯，如圖

錯誤情況：

修改后的正確格式：

位移符號左側應該是bit類型，所以將std_logic_vector類型的信號轉換為bit類型，數字“63”默認為integer類型，位移后的結果仍然為bit類型，所以需要將其裝換為std_logic_vector類型，并賦值給相同類型的信號。

真雙口RAM的IP核的使能信號

注意真雙口RAM的IP核的使能信號的數據類型，在頂層例化時要注意要只取使能信號第0位的與信號連接的方式。

由于真雙口RAM在例化后“wea”“web”為std_logic_vector（0 downto 0），所以要取這兩個端口的0位與信號連接。

while循環

在vhdl中不要使用while循環，會出現問題，將while循環換為for循環

top層輸入輸出端口不接信號的情況

1、在top層，例化的某個模塊輸出端口不連信號時，只需要在例化此模塊處將此端口刪除或注釋掉即可，如圖：

2、當在top層例化的某一模塊的輸入端口無信號連接時，必須將此端口處連接“U（未初始化）”狀態（理論上講將“U”換為“Z”也可以，但實際上會報出語法錯誤，在vhdl語法書上說是連接“open”狀態，實際測試也會報錯），如圖：

case語句的注意事項

在vhdl的case語句的語法中，只有分支將所有條件都覆蓋后才可以不使用“when others =>”（相當于verilog的default），但是實際中幾乎不可能包括所有情況（因為必須連高阻，不定態等狀態都包含進去），所以需要在case語句分支條件增加“when others =>”。對于原verilog代碼中default后沒有任何表達式的情況，在vhdl中對應的地方寫上“null”，如圖：

組合邏輯轉換時遇到的問題

當含有“always（*）”這類組合邏輯的verilog代碼經xhdl軟件轉換后以下兩種情況需要注意：

1、當是三段式狀態機中的“always（*）”被轉換時，注意去除其中的狀態常量。

2、由于vhdl規定case后的判斷條件必須是單一信號，所以當原verilog代碼中，case后面的判斷條件不是單一信號，而是幾個信號的組合時，xhdl軟件會將這幾個信號的組合用組合邏輯賦給一個新的信號，后將新的信號放在case的判斷邏輯處，此時需要注意查看組合邏輯塊的觸發信號是否包含此新生成的信號，具體如圖：

仿真時注意時鐘的問題（上板不會出現此問題）

在使用modelsim對vhdl代碼進行仿真時，會出現如圖的情況：

具體的操作就是對c_o信號打拍，可以發現第一拍沒有打上（實際是打上了）,該測試程序的原理圖如圖：

C將時鐘clk_c_to_b和一個信號c_o傳遞給b，c_o使用時鐘clk生成的，在b內用c給的時鐘來給c_o打拍。最后發現仿真之所以會出現上面的情況，主要是因為在模塊c內對時鐘clk進行了一次處理后賦給b（如在c內部進行了clk_c_to_b <= clk），導致出現了如下的波形情況：

如果你在使用VHDL與Verilog轉換過程中遇到了上面沒有提到的問題，歡迎留言討論。或者你有更好的辦法完成兩種語言之間的轉換，也請不吝賜教！

審核編輯：黃飛