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VHDL语言及其应用介绍

发布时间:2020-06-30 21:50:31 阅读: 来源:卷板机厂家

随着电子技术的发展,数字系统的设计正朝高速度、大容量、小体积的方向发展,传统的自 底而上的设计方法已难以适应形势。EDA(Electronic Design Automation)技术 的应运而生,使传统的电子系统设计发生了根本的变革。EDA技术就是依赖功能强大的计算机,在EDA工具软件平台上,对以硬件描述语言VHDL(Very High Speed Integrated Circui t Hardware Description Language)为系统逻辑描述手段自顶而下地逐层完成相应的描述 、综合、优化、仿真与验证,直至生成器件。VHDL语言是目前应用于数字系统仿真最为实 用的语言之一。

本文引用地址:特点

VHDL语言最早由美国国防部提出。用VHDL语言进行数字逻辑电路和数字系统的设计,是电子电路设计方法上的一次革命性变革。与传统设计方法相比,VHDL描述电路行为的算法有很多优点:

(1) 设计层次较高、用于较复杂的计算时,能尽早发现存在的问题,缩短设计周期。

(2) 独立实现,修改方便,系统硬件描述能力强。

(3) 可读性好,有利于交流,适合于文档保存。

(4) VHDL语言标准、规范、移植性强。

(5) VHDL类型众多而且支持用户自定义类型,支持自顶而下的设计方法和多种电路的设计。

2 数字系统的设计流程

VHDL按要求对系统进行描述,然后综合、仿真、适配,当确认设计符合要求时,再将设计映 射至实际的逻辑器件中,设计流程如图1所示。

VHDL语言已日益成为一种通用的硬件设计交换媒介,计算机辅助工程软件的供应商已把VHDL作为其CAD或EDA软件输入与输出的标准。其中ALTERA公司提供了一套十分有特色的综合工具MAX+PLUSⅡ,他提供了全面的逻辑设计能力,从编辑、综合、布线到仿真、下载一气呵成,十分方便。

3 设计实例及仿真结果

3.1 设计实例

以交通信号灯主控制电路的设计为例,应用MAX+PLUSⅡ软件平台,来说明VHDL语言在EDA仿真中的应用。设有一个主干道与支干道的交叉路口,每边都设有红、黄、绿信号灯,设计一 个控制器优先保证主干道的畅通。该设计实例的基本功能描述为:

(1)平时处于“主干道绿灯,支道红灯”状态,只有在支道有车辆要穿行主干道时,才将交通灯切向“主干道红灯,支道绿灯”。

(2)一旦支道无车辆通过路口,交通灯又回到“主干道绿灯,支道红灯”的状态。

(3)主干道和支干道每次通行的时间不得短于30 s,在两个状态交换过程出现 “主黄,支红”和“主红,支黄”状态,持续时间都是4 s。该功能描述的状态图如图2所示。

因为主干道和支干道各有3种灯(红、黄、绿),他们在正常工作时,发亮的灯只有4种可能:

(1)主绿灯和支红灯亮——主干道通行。

(2)主黄灯和支红灯亮——主干道停车。

(3)主红灯和支绿灯亮——支干道通行。

(4)主红灯和支黄灯亮——支干道停车。

根据交通灯信号控制的要求,可把他分解为定时器和控制器两部分。CLK:时钟脉冲;SM :主干道来车信号;SB:支干道来车信号;MR:主干道红灯;MY:主干道黄灯;MG:主干道 绿灯;BR:支干道红灯;BY:支干道黄灯;BG:支干道绿灯。主控制电路设计程序如下:

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