【正文】 答器越來越有必要。 隨著我國 經(jīng)濟和文化事業(yè)的發(fā)展，在很多公開競爭場合要求有公正的競爭裁決，諸如證券、股票交易及各種智力競賽等 ,因此出現(xiàn)了搶答器。搶答器一般是由很多電路組成的，線路復雜，可靠性不高，功能也比較簡單，特別是當搶答路數(shù)很多時，實現(xiàn)起來就更為困難。因此我們設計了以 FPGA 器件的新型智能的搶答器，在保留了原始搶答器的基本功能的同時又增加一系列的實用功能并簡化其結(jié)構(gòu)。 本設計就以 FPGA 作為工具對搶答器的各種操作進行控制，還有 VHDL 語言的編寫。我打算先寫出流程圖，然后編寫 VHDL 語言。最后是進行調(diào)試，看看此程序是否可行。5 6 第一 章 設計的工具與平臺 EDA 的技術 [1][3] EDA 技術的起源 EDA 技術伴隨著計算機、集成電路、電子系統(tǒng)設計的發(fā)展，經(jīng)歷了計算機輔助設計 (Computer Assist Design，簡稱 CAD)、計算機輔助工程設計 (Computer Assist Engineering Design，簡稱 CAE)和電子設計自動化 (Electronic Design Automation，簡稱 EDA)三個發(fā)展階段 : 20 世紀 70 年代的計算機輔助設計 CAD 階段。 20 世紀 80 年代的計算 機輔助工程設計 CAE 階段 20 世紀 90 年代電子系統(tǒng)設計自動化 EDA 階段 未來的 EDA 技術將向廣度和深度兩個方向發(fā)展， EDA 將會超越電子設計的范疇進入其他領域，隨著基于 EDA 的 SOC(單片系統(tǒng) )設計技術的發(fā)展，軟硬核功能庫的建立，以及基于 VHDL 所謂自頂向下設計理念的確立，未來的電子系統(tǒng)的設計與規(guī)劃將不再是電子工程師們的專利。有專家認為， 21 世紀將是 EDA 技術快速發(fā)展的時期，并且 EDA 技術將是對 21 世紀產(chǎn)生重大影響的十大技術之一。 什么叫 EDA 技術 [4] EDA 是一門迅速發(fā)展的新技術，涉及 面廣，內(nèi)容豐富，理解各異，目前尚無統(tǒng)一的看法。： EDA 技術有狹義的 EDA 技術和廣義的 EDA 技術之分。狹義的 EDA技術，就是指以大規(guī)模可編程邏輯器件為設計載體，以硬件描述語言為系統(tǒng)邏輯描述的主要表達方式，以計算機、大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷拈_發(fā)軟件及實驗開發(fā)系統(tǒng)為設計工具，通過有關的開發(fā)軟件，自動完成用軟件方式設計的電子系統(tǒng)到硬件系統(tǒng)的邏輯編譯、邏輯化簡、邏輯分割、邏輯綜合及優(yōu)化、邏輯布局布線、邏輯仿真，直至對于特定目標芯片的適配編譯、邏輯映射、編程下載等工作，最終形成集成電子系統(tǒng)或?qū)Ｓ眉尚酒囊婚T新技術，或稱 為 IES/ASIC 自動設計技術。廣義的 EDA 技術，除了狹義的 EDA 技術外，還包括計算機輔助分析 CAA技術 (如 PSPICE， EWB， MATLAB 等 )，印刷電路板計算機輔助設計 PCBCAD 技術 (如7 PROTEL， ORCAD 等 )。在廣義的 EDA 技術中， CAA 技術和 PCBCAD 技術不具備邏輯綜合和邏輯適配的功能，因此它并不能稱為真正意義上的 EDA 技術。所以將廣義的 EDA 技術稱為現(xiàn)代電子設計技術更為合適。 EDA 技術的特點 利用 EDA 技術 (特指 IES/ASIC 自動設計技術 )進行電子系統(tǒng)的設計，具有以下 幾個特點： 用軟件的方式設計硬件； 用軟件方式設計的系統(tǒng)到硬件系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換是由有關的開發(fā)軟件自動完成的； 設計過程中可用有關軟件進行各種仿真； 系統(tǒng)可現(xiàn)場編程，在線升級； 整個系統(tǒng)可集成在一個芯片上，體積小、功耗低、可靠性高； .從以前的“組合設計”轉(zhuǎn)向真正的“自由設計”； 設計的移植性好，效率高； .非常適合分工設計，團體協(xié)作。因此， EDA 技術是現(xiàn)代電子設計的發(fā)展趨勢 。 EDA 技術的主要內(nèi)容 EDA 技術涉及面廣，內(nèi)容豐富，從教學和實用的角度看應掌握如下四個方面的 內(nèi)容： 大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷?； 硬件描述語言； 軟件開發(fā)工具； 實驗開發(fā)系統(tǒng) 。 其中，大規(guī)模可編程邏輯器件是利用 EDA 技術進行電子系統(tǒng)設計的載體，硬件描述語言是利用 EDA 技術進行電子系統(tǒng)設計的主要表達手段，軟件開發(fā)工具是利用 EDA 技術進行電子系統(tǒng)設計的智能化的自動化設計工具，實驗開發(fā)系統(tǒng)則是利用 EDA 技術進行電子系統(tǒng)設計的下載工具及硬件驗證工具。 8 EDA 技術的應用形式 隨著 EDA 技術的深入發(fā)展和 EDA 技術軟硬件性能價格比的不斷提高， EDA技術的應用將向廣度和深度兩個方面發(fā)展。 根據(jù)利用 EDA 技術所開發(fā)的產(chǎn)品的最終主要硬件構(gòu)成來分，作者認為， EDA 技術的應用發(fā)展將表現(xiàn)為如下幾種形式 : CPLD/FPGA 系統(tǒng)：使用 EDA 技術開發(fā) CPLD/FPGA，使自行開發(fā)的 CPLD/FPGA作為電子系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、信息處理系統(tǒng)的主體。 “ CPLD/FPGA+MCU”系統(tǒng)：使用 EDA 技術與單片機相接結(jié)合，使自行開發(fā)的 CPLD/FPGA+MCU 作為電子系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、信息處理系統(tǒng)的主體。 CPLD/FPGA+專用 DSP 處理器”系統(tǒng)：將 EDA 技術與 DSP 專用處理器配合使用，使自行開發(fā)的“ CPLD/FPGA+專用 DSP 處理器”，構(gòu)成一個數(shù)字信號處理系統(tǒng)的整體。 于 FPGA 實現(xiàn)的現(xiàn)代 DSP 系統(tǒng)：基于 SOPC（ a System on a Programmable Chip）技術、 EDA 技術與 FPGA 技術實現(xiàn)方式的現(xiàn) DSP 系統(tǒng)。 基于 FPGA 實現(xiàn)的 SOC 片上系統(tǒng)：使用超大規(guī)模的 FPGA 實現(xiàn)的，內(nèi)含 1個或數(shù)個嵌入式 CPU 或 DSP,能夠?qū)崿F(xiàn)復雜系統(tǒng)功能的單一芯片系統(tǒng)。 基于 FPGA 實現(xiàn)的嵌入式系統(tǒng)：使用 CPLD/FPGA 實現(xiàn)的，內(nèi)含嵌入式處理器，能滿足對象系統(tǒng)要求實現(xiàn)特定功能的，能夠嵌入到宿主 系統(tǒng)的專用計算機應用系統(tǒng)。 FPGA 簡介 [5][7] FPGA 設計背景 FPGA 是英文 Field Programmable Gate Array 的縮寫，即現(xiàn)場可編程門陣列，它是在可編程陣列邏輯 PAL(Programmable Array Logic)、門陣列邏輯GAL(Gate Array Logic)、可編程邏輯器件 PLD(Programmable Logic Device)等可編程器件的基礎上進一步發(fā)展的產(chǎn)物。它是作為專用集成電路 ASIC（ Application Specific Integrated Circuit）領域中的一種半定制電路而出現(xiàn)的，既解決了定制電路的不足，又克服了原有可編程器件門電路數(shù)有限的缺點。FPGA 能完成任何數(shù)字器件的功能，上至高性能 CPU,下至簡單的 74 系列電路，都可以用 FPGA 來實現(xiàn)。 9 FPGA 基本結(jié)構(gòu)和特點 FPGA 具有掩膜可編程門陣列的通用結(jié)構(gòu)，它由邏輯功能塊排成陣列組成，并由可編程的互連資源連接這些邏輯功能塊來實現(xiàn)不同的設計。 FPGA一般由三種可編程電路和一個用于存放編程數(shù)據(jù)的靜態(tài)存儲器 SRAM組成。這三種可編程電路是：可編程邏輯塊 (Configurable Logic Block， CLB)、輸入 /輸出模塊 (I/O Block， IOB)和互連資源 (Interconnect Resource， IR)。 FPGA 的功能由邏輯結(jié)構(gòu)的配置數(shù)據(jù)決定。工作時，這些配置數(shù)據(jù)存放在片內(nèi)的 SRAM 或熔絲圖上。基于 SRAM 的 FPGA 器件，在工作前需要從芯片外部加載配置數(shù)據(jù)，配置數(shù)據(jù)可以存儲在片外的 EPROM 或其他存儲體上。用戶可以控制加載過程，在現(xiàn)場修改器件的邏輯功能，即所謂的現(xiàn)場編程。 FPGA 具有體系結(jié)構(gòu)和邏輯單元靈活、集成度高以及適用范圍寬等特點。 兼容了 PLD 和通用門陣列的優(yōu)點，可實現(xiàn)較大規(guī)模的電路，編程也很靈活。與門陣列等其它 ASIC 相比，它又具有設計開發(fā)周期短、設計制造