eda技術在航空設備綜合智能檢測儀中的應用(已修改)
2025-08-07 10:54 本頁面
【正文】 1 EDA技術在航空設備綜合智能檢測儀中的應用 摘要： 航空設備綜合檢測儀必須有一個和所有設備均能相互連接的復用接口，通常該借口的控制電路由傳統(tǒng)的集成電路組成，因此帶來的體積大、成本高，可靠性差的特性。 所以我們要設計一個復用新型的接口來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的借口，該借口具有體積小，成本小，較為可靠的復用借口。我們采用 FPGA在該復用借口的設計中，大大縮短了系統(tǒng)的設計周期，降低了開發(fā)成本，編程調試變的更為方便，可靠性得到很大程度上的提高。 在實際編程是在 Quartus II上編寫及軟件上的調試，然后通過數據線的連接在實驗室上的系統(tǒng)箱進行硬件調試的。我們采用先進行 VHDL的設計輸入，然后進行波形仿真，最后在試驗箱上調試得到和軟件仿真一樣的結果。較好的實現了復用接口的最初的設計要求 。 關鍵詞： 綜合智能檢測儀 復用借口 集成電路 VHDL Quartus II 2 目錄 1 FPGA 及 Quartus II 的簡介 什么是 FPGA…………………………………………………………（ 6） FPGA 的結構 …………………………………………………………（ 6） FPGA 設計步驟 ………………………………………………………（ 7） 硬件描述語言 VHDL………………………………………………… （ 8） Quartus II 簡介 …………………………………………………… (9) 2 系統(tǒng)的設計要求及組成 系統(tǒng)的設計要求 …………………………………………………… （ 10） 系統(tǒng)的組成 ………………………………………………………… （ 11） 3 實驗方案及選擇 實驗方案的選擇 ………………………………………………… … （ 11） 實驗功能框圖 ……………………………………………………… （ 11） 4 功能的設計 四位并轉串 …………………………………………………………（ 12） 四位串轉并 ………………………………………………………… (13) 八位并轉串 ………………………………………………………… (15) 八位串轉并 ………………………………………………………… (16) 十六位并轉串 ……………………………………………………… (18) 十六位串轉并 ………… …………………………………………… (19) 分頻器的設計 ……………………………………………………… (21) 5 軟件仿真及分析 3 頂層模塊 …………………………………………………… ………（ 22） 仿真波形的分析 …………………………………………………… (23) 6 硬件組裝測試 ……………………………………………………… …（ 23） 7 實驗總結 ……………………………………………………………… …（ 24） 8 參考文獻 ………………………………………………………………… （ 24） 9 致謝 ………………………………………………………………………… （ 25） 4 EDA技術在航空設備綜合智能檢測儀中的應用 引言 長期以來 ,外圍設備與主機 CPU 速度之間的不匹配始終困擾著人們 ,影響了計算機系統(tǒng)更迅速的發(fā)展。隨著計算機處理能力及存儲規(guī)模的迅速增長 ,這個問題表現得更加突出。雖然已經采取了各種軟、硬件的方法 ,不斷地改善著 CPU 與I/O 設備之間的接口性能。然而 ,在許多應用中接口問題依然是制約系統(tǒng)性能的瓶頸。對于特定的設計 ,設計者面對紛繁蕪雜的接口標準 ,一般根據系統(tǒng)所需的成本及功能選擇合適的標準產品 ,這可能導致接口標準沖突和引起互用性問題 ?；蛟S新選擇與接口兼容的標準器件 ,但又可能會造成不滿足功能需要或成本要求等。 隨著電子技術的發(fā)展 ,特別是專用集成電路 (ASIC)設計技術的日趨完善 ,數字化的電子自動化設計 (EDA)工具給電子設計帶來了巨大變革 ,尤其是硬件描述語言的出現 ,解決了傳統(tǒng)電路原理圖設計系統(tǒng)工程的諸多不便 。隨著 ASIC 技術、EDA 技術的不斷完善和發(fā)展以及 VHDL、 HDL 等通用性好、移植性強的硬件描述語言的普及， FPGA 等可編程邏輯器件必將在現代數字應用系統(tǒng)中得到廣泛的 應用，發(fā)揮越來越重要的作用。 FPGA技術的迅速發(fā)展使得接口問題有了好的解決方案。例如 ,現有的高性能接口 IP 及高速物理 I/O 的 FPGA,可滿足 10Gb/s 以上的通信系統(tǒng)的要求 。而且用 FPGA 解決接口不兼容器件間的通信問題。因此本文將提出一種新的基于 FPGA 的復用接口設計方法。 5 FPGA 及 Quartus II簡介 什么是 FPGA FPGA（ Field－ Programmable Gate Array），即現場可編程門陣列，它是在 PAL、 GAL、 CPLD 等可編程器件的基礎上進一步發(fā)展 的產物。它是作為 專用集成電路 （ ASIC）領域中的一種半定制電路而出現的，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有限的缺點。 目前以硬件描述語言（ Verilog 或 VHDL）所完成的電路設計，可以經過簡 單的綜合與布局，快速的燒錄至 FPGA 上進行測 試，是現代 IC 設計驗證的技術主流。這些可編輯元件可以被用來實現一些基本的邏輯門電路（比如 AND、 OR、XOR、 NOT）或者更復雜一些的組合功能比如解碼器或數學方程式。在大多數的FPGA 里面，這些可編輯的元件里也包含記憶元件例如觸發(fā)器（ Flip－ flop）或者其他更加完整的記憶塊。 系統(tǒng)設計師可以根據需要通過可編輯的連接把 FPGA 內部的邏輯塊連接起來，就好像一個電路試驗板被放在了一個芯片里。一個出
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