【正文】 FPGA/CPLD 器件中去，以便進行硬件調(diào)試和驗證，從而實現(xiàn)可編程的專用集成電路 ASIC 的設計。另外， VHDL 還 支持慣性延遲和傳輸延遲，還 第 5 頁 可以準確地建立硬件電路模型。 VHDL 語言 主要應用 于 數(shù)字電路 系統(tǒng) 的設計。 其中 Altera 作為世界老牌可編程邏輯器件的廠家，是當前世界范圍內(nèi)市場占有率最大的廠家，它和Xilinx 主要生產(chǎn)一般用途 FPGA，其主要產(chǎn)品采用 RAM 工藝。允許他們的設計隨著系統(tǒng)升級或者動態(tài)重新配置而改變。這樣的結(jié)果是缺乏編輯靈活性，但是卻有可以預計的延遲時間和 邏輯單元 對連接單元高比率的優(yōu) 點。 CPLD 邏輯門的密度在幾千到幾萬個 邏輯單元之間，而 FPGA 通常是在幾萬到幾百萬。這樣，同一片 FPGA，不同的編程數(shù)據(jù)，可以產(chǎn)生不同的電路功能。 加電時， FPGA 芯片將 EPROM 中數(shù)據(jù)讀入片內(nèi)編程 RAM 中，配置完成后，F(xiàn)PGA 進入工作狀態(tài) 。 FPGA 是 ASIC 電路中設計周 期最短、開發(fā)費用最低、風險最小的器件之一。目前主流的 FPGA 仍是基于查找表技術的，已經(jīng)遠遠超出了先前版本的基本性能，并且整合了常用功能（如 RAM、時鐘管理和 DSP）的硬核（ ASIC 型）模塊 ： FPGA 芯片主要由 6 部分完成，分別為：可編 程輸入輸出單元、基本可編程邏輯單元、完整的時鐘管理、嵌入塊式 RAM、豐富的布線資源、內(nèi)嵌的底層功能單元和內(nèi)嵌專用硬件模塊。廠商也可能會提供便宜的但是編輯能力差的 FPGA。 系統(tǒng)設計師 可以根據(jù)需要通過可編輯的連接把 FPGA 內(nèi)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。它是當今數(shù)字系統(tǒng)設計的主要硬件平臺 ，其主要特點就是完全由用戶通過軟件進行配置和編程，從而完成某種特定的功能，且可以反復擦寫。由計數(shù)器或計數(shù)器的級聯(lián)構成各種形式的偶數(shù)分頻及非等占空比的奇數(shù)分頻實現(xiàn)起來較為簡單，但對半整數(shù)分頻及等占空比的奇數(shù)分頻實現(xiàn)較為困難，小數(shù)分 第 2 頁 頻和分數(shù)分頻更困難 。但是由于 FPGA內(nèi)部提供的鎖相環(huán)個數(shù)極為有限，不能滿足使用時的要求。由于現(xiàn)代電子產(chǎn)品的復雜度和集成度的日益提高，一般分離的中小規(guī)模集成電路組合已不能滿足要求，電路設計逐步地從中小規(guī)模芯片轉(zhuǎn)為大規(guī)模、超大規(guī)模芯片，具有高速度、高集成度、低功耗的可編程朋 IC 器件已蓬勃發(fā)展起來 [2]。 第 III 頁 基于 FPGA 任意倍數(shù)分頻器設計 目 錄 1 緒論 ........................................................................................................................................ 1 課題分析 ........................................................................................................................ 1 FPGA 概述 ...................................................................................................................... 2 VHDL 語言和 QUARTUS II 簡介 ................................................................................. 4 VHDL 語言簡介 ................................................................................................... 4 QUARTUS II 簡介 ............................................................................................... 6 2 分頻基本原理 ........................................................................................................................ 8 等占空比偶數(shù)分頻方法 ................................................................................................ 8 等占空比的奇數(shù)分頻方法 ............................................................................................. 8 分數(shù)分頻方法 ................................................................................................................ 9 小數(shù)分頻方法 ................................................................................................................ 9 任意倍數(shù)分頻器 .......................................................................................................... 10 3 任意倍數(shù)分頻器設計 .......................................................................................................... 12 設計思想 ...................................................................................................................... 12 頂層框圖設計 .............................................................................................................. 13 頂層文件設計 .............................................................................................................. 13 模塊設計 ............................................................................................................... 14 偶數(shù)分頻模塊的設計 ........................................................................................ 14 奇數(shù)分頻模塊的設計 ........................................................................................ 15 半整數(shù)模塊設計 ................................................................................................ 16 占空比可調(diào)的分頻模塊設計 ............................................................................ 17 小數(shù)分頻模塊設計 ............................................................................................ 18 第 IV 頁 encoder_35 模塊的設計 ..................................................................................... 19 led 模塊的設計 ................................................................................................... 20 mux51 模塊的設計 ............................................................................................. 21 結(jié)論 .......................................................................................................................................... 22 致謝 .......................................................................................................................................... 24 參考文獻 .................................................................................................................................. 25 附錄 A VHDL源程序 ............................................................................................................. 26 附錄 A1： 偶數(shù)分頻實現(xiàn)的程序 ....................................................................................... 26 附錄 A2 奇數(shù)分頻實現(xiàn)的程序 .......................................................................................... 28 附錄 A3 半整數(shù)分頻實現(xiàn)的程序 ...................................................................................... 30 附錄 A4 占空比可調(diào)的分頻實現(xiàn)的程序 ......................................................................... 32 附錄 A5 小數(shù)分頻實現(xiàn)的程序 ......................................................................................... 34 附錄 A6 ENCODER_35 模塊實現(xiàn)的程序 ............................................................................ 42 附錄 A7 LED 的實現(xiàn)程序 ................................................................................................... 43 附錄 A8 MUX51 模塊的實現(xiàn)程序 ...................................................................................... 47 附錄 B 頂層文件設計原理圖 ................................................................................................. 48