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时间:2019-06-02
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1、VHDL语言在EDA仿真中的应用大连轻工业学院金凤莲摘要:介绍了VHDL语言及其基本特点,讨论了VHDL语言在EDA中的诸多优点,并以交通信号灯主控制电路的设计为例,说明了用VHDL语言设计数字电路的方法以及VHDL语言在数字电路设计仿真中的重要作用,给出了交通信号灯主控制电路的时序仿真波形。仿真结果表明VHDL语言应用于数字电路仿真是切实可行的,在跟踪性和快速性方面达到了令人满意的效果。关键词:VHDL;仿真;EDA;数字电路ApplicationofVHDLinEDASimulationJINFenglian(DepartmentofInformationEngineering,Dalia
2、nInstituteofLightIndustry,Dalian,116034,China)Abstract:TheVeryHighSpeedIntegratedCircuitHardwareDescriptionLanguage(VHDL)anditsbasicfeaturesareintroducedtheadvantagesofVHDLinEDAarediscussed,withanexample,thecontrolcircuitofthetrafficsignallamp,themethodsofdevisingdigitalcircuitbyVHDLisintroduced,and
3、theimportantroleplayedbyVHDLinthesimulativeofdigitalcircuitdesignisdescribedthewaveformoftimeanalyzersimulationisshowedSimulationresultsverifythatVHDLisfeasibleindigitalcircuitdesignandsimulating,satisfactoryresultsareachieved,trackingthetransientprocesssensitivelyKeywords:VHDL;simulation;EDA;digit
4、alcircuit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(ElectronicDesignAutomation)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(VeryHighSpeedIntegratedCircuitHardwareDescriptionLanguage)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。1VHDL
5、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,
6、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
7、”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30s,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4s。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)
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