【正文】 《計(jì)算機(jī)組成原理》課程設(shè)計(jì)報(bào)告汽車尾燈控制器的設(shè)計(jì)汽車尾燈控制器的設(shè)計(jì) 摘 要 本課程設(shè)計(jì)根據(jù)計(jì)算機(jī)中狀態(tài)機(jī)原理，采用EDA技術(shù)設(shè)計(jì)了簡易的汽車尾燈控制器。系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用自頂向下的設(shè)計(jì)方法，頂層設(shè)計(jì)采用原理圖設(shè)計(jì)方式，它由時(shí)鐘分頻模塊、汽車尾燈主控模塊，左邊燈控制模塊和右邊燈控制模塊四部分組成。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)采用硬件描述語言VHDL把系統(tǒng)電路按模塊化方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后進(jìn)行編譯、時(shí)序仿真等。本文詳細(xì)地介紹了整個(gè)設(shè)計(jì)流程。關(guān)鍵字 EDA；汽車尾燈控制器；時(shí)鐘分頻 目 錄1引 言 1 設(shè)計(jì)的目的 1 設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容 12 EDA、VHDL簡介 1 EDA技術(shù) 1 EDA技術(shù)的概念 1 EDA技術(shù)的特點(diǎn) 2 EDA設(shè)計(jì)流程 2 硬件描述語言（VHDL） 2 VHDL簡介 2 VHDL語言的特點(diǎn) 33汽車尾燈控制器的設(shè)計(jì)過程 3 3 3 4 5 汽車尾燈主控模塊 5 6 64系統(tǒng)仿真 7 7 8 8 9 9結(jié)束語 11致謝 12參考文獻(xiàn) 13附錄 14 熊雄 汽車尾燈控制器的設(shè)計(jì) 第22頁 共16頁221引 言 隨著社會(huì)的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)也在不斷的進(jìn)步，狀態(tài)機(jī)的應(yīng)用越來越廣泛?，F(xiàn)代交通越來越擁擠，安全問題日益突出，在這種情況下汽車尾燈控制器的設(shè)計(jì)成為解決交通安全問題一種好的途徑。在本課程設(shè)計(jì)根據(jù)狀態(tài)機(jī)原理[1]實(shí)現(xiàn)了汽車尾燈常用控制。 設(shè)計(jì)的目的本次設(shè)計(jì)的目的就是通過實(shí)踐深入理解計(jì)算機(jī)組成原理，了解EDA技術(shù)[2]并掌握VHDL硬件描述語言的設(shè)計(jì)方法和思想。以計(jì)算機(jī)組成原理為指導(dǎo)，通過學(xué)習(xí)的VHDL語言結(jié)合電子電路的設(shè)計(jì)知識(shí)理論聯(lián)系實(shí)際，掌握所學(xué)的課程知識(shí)和基本單元電路的綜合設(shè)計(jì)應(yīng)用。通過對(duì)實(shí)用汽車尾燈控制器[3]的設(shè)計(jì)，鞏固和綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，提高IC設(shè)計(jì)能力，提高分析、解決計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)際問題的獨(dú)立工作能力。 設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容根據(jù)計(jì)算機(jī)中狀態(tài)機(jī)原理，利用VHDL設(shè)計(jì)汽車尾燈控制器的各個(gè)模塊，并使用EDA 工具對(duì)各模塊進(jìn)行仿真驗(yàn)證。汽車尾燈控制器的設(shè)計(jì)分為4個(gè)模塊：時(shí)鐘分頻模塊、汽車尾燈主控模塊，左邊燈控制模塊和右邊燈控制模塊。把各個(gè)模塊整合后就形成了汽車尾燈控制器。通過輸入系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)和相關(guān)的汽車控制信號(hào)，汽車尾燈將正確顯示當(dāng)前汽車的控制狀態(tài)。2 EDA、VHDL簡介 EDA技術(shù) EDA技術(shù)的概念EDA是電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化（Electronic Design Automation）的縮寫，在20世紀(jì)90年代初從計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）、計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）、計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試（CAT）和計(jì)算機(jī)輔助工程（CAE）的概念發(fā)展而來的。EDA技術(shù)就是以計(jì)算機(jī)為工具，設(shè)計(jì)者在EDA軟件平臺(tái)上，用硬件描述語言HDL完成設(shè)計(jì)文件，然后由計(jì)算機(jī)自動(dòng)地完成邏輯編譯、化簡、分割、綜合、優(yōu)化、布局、布線和仿真，直至對(duì)于特定目標(biāo)芯片的適配編譯、邏輯映射和編程下載等工作。利用EDA技術(shù)進(jìn)行電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：① 用軟件的方式設(shè)計(jì)硬件；② 用軟件方式設(shè)計(jì)的系統(tǒng)到硬件系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換是由有關(guān)的開發(fā)軟件自動(dòng)完成的；③ 設(shè)計(jì)過程中可用有關(guān)軟件進(jìn)行各種仿真；④ 系統(tǒng)可現(xiàn)場(chǎng)編程，在線升級(jí)；⑤ 整個(gè)系統(tǒng)可集成在一個(gè)芯片上，體積小、功耗低、可靠性高。因此，EDA技術(shù)是現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)。 EDA設(shè)計(jì)流程典型的EDA設(shè)計(jì)流程如下:文本/原理圖編輯與修改。首先利用EDA工具的文本或圖形編輯器將設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)意圖用文本或圖形方式表達(dá)出來。 　　編譯。完成設(shè)計(jì)描述后即可通過編譯器進(jìn)行排錯(cuò)編譯，變成特定的文本格式，為下一步的綜合做準(zhǔn)備。 　　 綜合。將軟件設(shè)計(jì)與硬件的可實(shí)現(xiàn)性掛鉤，是將軟件轉(zhuǎn)化為硬件電路的關(guān)鍵步驟?！　?行為仿真和功能仿真。利用產(chǎn)生的網(wǎng)表文件進(jìn)行功能仿真，以便了解設(shè)計(jì)描述與設(shè)計(jì)意圖的一致性?！　∵m配。利用FPGA/CPLD布局布線適配器將綜合后的網(wǎng)表文件針對(duì)某一具體的目標(biāo)器件進(jìn)行邏輯映射操作，其中包括底層器件配置、邏輯分割、邏輯優(yōu)化、布局布線。適配報(bào)告指明了芯片內(nèi)資源的分配與利用、引腳鎖定、設(shè)計(jì)的布爾方程描述情況。 　　 功能仿真和時(shí)序仿真。 下載。如果以上的所有過程都沒有發(fā)現(xiàn)問題，就可以將適配器產(chǎn)生的下載文件通過FPGA/CPLD下載電纜載入目標(biāo)芯片中。 硬件仿真與測(cè)試。 硬件描述語言（VHDL） VHDL簡介VHDL(VeryHighSpeed Integrated Circuit Hardware Description Language)主要用于描述數(shù)字系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，行為，功能和接口。除了含有許多具有硬件特征的語句外，VHDL的語言形式和描述風(fēng)格與句法是十分類似于一般的計(jì)算機(jī)高級(jí)語言。VHDL的程序結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是將一項(xiàng)工程設(shè)計(jì)，或稱設(shè)計(jì)實(shí)體（可以是一個(gè)元件，一個(gè)電路模塊或一個(gè)系統(tǒng)）分成外部（或稱可是部分,及端口)和內(nèi)部（或稱不可視部分），既涉及實(shí)體的內(nèi)部功能和算法完成部分。在對(duì)一個(gè)設(shè)計(jì)實(shí)體定義了外部界面后，一旦其內(nèi)部開發(fā)完成后，其他的設(shè)計(jì)就可以直接調(diào)用這個(gè)實(shí)體。這種將設(shè)計(jì)實(shí)體分成內(nèi)外部分的概念是VHDL系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本點(diǎn)。 VHDL語言的特點(diǎn)，意味著整個(gè)電路板的模型及性能可用計(jì)算機(jī)模擬進(jìn)行驗(yàn)證。，與工藝獨(dú)立，方便工藝轉(zhuǎn)換。，自頂向下、自底向上或者混合的都可以。，即混合描述。，已形成標(biāo)準(zhǔn)，其代碼在不同的系統(tǒng)中可交換建模。3汽車尾燈控制器的設(shè)計(jì)過程 根據(jù)現(xiàn)代交通規(guī)則，汽車尾燈控制器應(yīng)滿足以下基本要求：1. 汽車正常使用是指示燈不亮2. 汽車右轉(zhuǎn)時(shí)，右側(cè)的一盞燈亮3. 汽車左轉(zhuǎn)時(shí)，左側(cè)的一盞燈亮4. 汽車剎車時(shí)，左右兩側(cè)的指示燈同時(shí)亮5. 汽車夜間行駛時(shí)，左右兩側(cè)的指示燈同時(shí)一直亮，供照明使用汽車尾燈控制器就是一個(gè)狀態(tài)機(jī)的實(shí)例。當(dāng)汽車正常行駛時(shí)所有指示燈都不亮；當(dāng)汽車向右轉(zhuǎn)彎時(shí)，汽車右側(cè)的指示燈RD1亮；當(dāng)汽車向左側(cè)轉(zhuǎn)彎時(shí)，汽車左側(cè)的指示燈LD1亮；當(dāng)汽車剎車時(shí)，汽車右側(cè)的指示燈RD2和汽車左側(cè)的指示燈LD2同時(shí)亮；當(dāng)汽車在夜間行駛時(shí)，汽車右側(cè)的指示燈RD3和汽車左側(cè)的指示燈LD3同時(shí)一直亮。通過設(shè)置系統(tǒng)的輸入信號(hào)：系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)CLK，汽車左轉(zhuǎn)彎控制信號(hào)LEFT，汽車右轉(zhuǎn)彎控制信號(hào)RIGHT，剎車信號(hào)BRAKE，夜間行駛信號(hào)NIGHT和系統(tǒng)的輸出信號(hào)：汽車左側(cè)