【文章內容簡介】 IC。天津科技大學 2022 屆本科生畢業(yè)論文9 dati : in STD_lOGIC_VECTOR (7 downto 0)。 wr，rd ，cs : out STD_lOGIC。 reset : in STD_lOGIC。 scan : out STD_lOGIC_VECTOR (2 downto 0)。 dato : out STD_lOGIC_VECTOR (7 downto 0))。end volmeter。ARCHITECTURE 結構體名 OF 實體名 IS [說明語句]BEGIN [功能描述語句]END ARCHITECTURE 結構體名。 PORT ( 端口名 : 端口模式 數(shù)據類型 。 { 端口名 : 端口模式 數(shù)據類型} ) 。 以本設計中的程序為例如port ( clk : in STD_lOGIC。 int : in STD_lOGIC。 dati : in STD_lOGIC_VECTOR (7 downto 0)。 wr，rd ，cs : out STD_lOGIC。 reset : in STD_lOGIC。 scan : out STD_lOGIC_VECTOR (2 downto 0)。 dato : out STD_lOGIC_VECTOR (7 downto 0))。type state is (s0，s1，s2 ，s3)。signal sta，led_sta :state。賦值目標 ?= 表達式 如 scan=111例化名 ：元件名 PORT MAP( 端口名 = 連接端口名，...) ；如 u0: lpm_rom0 port map ( address=address_l，clock=qclk，q=data_l(15 downto 8))天津科技大學 2022 屆本科生畢業(yè)論文10COMPONENT 元件名 ISPORT (端口名表)；END COMPONENT 元件名；如 ponent lpm_rom0 port ( address :in std_logic_vector(5 downto 0)。 clock :in std_logic。 q :out std_logic_vector(7 downto 0))。end ponent。 進程語句結構[進程標號: ] PROCESS [ ( 敏感信號參數(shù)表 ) ] [IS][進程說明部分] BEGIN 順序描述語句 END PROCESS [進程標號]。如 process(clk，clkcount) begin if clk39。event and clk=39。139。 then clkcount=clkcount+1。 end if。 qclk=clkcount(3)。end process。進程說明部分可以包含數(shù)據類型、常數(shù)、變量、屬性、子程序 [15]。在一個結構體中可以包含任意個進程語句結構，所有的進程語句都是并行語句，而由任一進程 PROCESS 引導的語句(包含在其中的語句)結構屬于順序語句。 進程的特點PROCESS 為一無限循環(huán)語句 ；PROCESS 中的順序語句具有明顯的順序/并行運行雙重性 ；進程必須由敏感信號的變化來啟動 ；進程語句本身是并行語句；信號是多個進程間的通信線 ；一個進程中只允許描述對應于一個時鐘信號的同步時序邏輯； 語句天津科技大學 2022 屆本科生畢業(yè)論文11CASE 表達式 ISWHEN 選擇值或標識符 = 順序語句。 ... 。 順序語句 ；WHEN 選擇值或標識符 = 順序語句。 ... 。 順序語句 ；...WHEN OTHERS = 順序語句。END CASE ； 原則 : 完全性:表達式所有可能的值都必須說明，可以用 others 唯一性:相同表達式的值只能說明一次如 case led_sta iswhen s0=scan=001。hexd=39。039。amp。voltage(3 downto 0)。led_sta=s1。when s1=scan=010。hexd=39。039。amp。voltage(7 downto 4)。led_sta=s2。when s2=scan=100。hexd=39。039。amp。voltage(11 downto 8)。led_sta=s0。when others=scan=000。hexd=00000。led_sta=s0。end case。 語句有四種形式1) IF 條件句 THEN 順序語句 END IF 。2) IF 條件句 THEN 順序語句 ELSE 順序語句 END IF 。 3) IF 條件句 THEN 順序語句ELSIF 條件句 THEN 順序語句ELSE 順序語句END IF 4) IF 條件句 THEN IF 條件句 THEN 順序語句 END IF 天津科技大學 2022 屆本科生畢業(yè)論文12END IF 如 if clk39。event and clk=39。139。 then clkcount=clkcount+1。 end if。 表 22 信號與變量賦值語句功能的比較表 信號 SIGNAL 變量 VARIABLE基本用法 用做電路內的信號連線 用作進程中局部數(shù)據存儲單元適用范圍 適用于整個結構體內的任何地方 只能在所定義的進程中使用行為特性 在進程的最后才對信號賦值 立即賦值定義信號 SIGNAL 信號名： 數(shù)據類型 := 初始值 ； 如 signal data: std_logic_vector(7 downto 0)。天津科技大學 2022 屆本科生畢業(yè)論文133 系統(tǒng)的硬件組成 EDA 技術概述電子設計自動化(Electronic Design Automation)也稱之為 EDA。因為它是一門才逐漸發(fā)展起來的新型技術，涉及方面非常廣泛，內容十分豐富，理解也有所不同，所以如今還沒有一個準確的定義。但是從 EDA 技術的幾個重要方向的內容來看，可以這樣理解：EDA 技術的設計載體是大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷到y(tǒng)邏輯描述的主要表達方式是硬件描述語言，設計工具是計算機大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷拈_發(fā)軟件及實驗開發(fā)系統(tǒng)，通過相關的開發(fā)軟件，自動完成采用軟件的方式設計電子系統(tǒng)到硬件系統(tǒng)的一門新技術。同時能實現(xiàn)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、邏輯仿真等功能。完成對于一些特定目標芯片的適配編譯、邏輯映射、編程下載等操作，最終形成集成電子系統(tǒng)或專用集成芯片 [5]。EDA 技術是以計算機、集成電路、電子系統(tǒng)的設計為基礎逐漸發(fā)展起來的，到現(xiàn)在已有 30 多年的歷史。大概可以分為三個發(fā)展階段。1970 年的 CAD(計算機輔助設計)階段：這一階段的主要特征是利用計算機輔助來進行電路原理圖的編輯，用 PCB 來布銅布線，這樣就可以使設計師從傳統(tǒng)的高度重復繁雜的繪圖勞動中解脫出來。1980 年的 QAE(計算機輔助工程設計 )階段：這一階段的主要特點是核心為邏輯摸擬、定時分析、故障仿真、自動布局布線，著重解決電路設計的功能檢測等主要問題，使設計能在產品制作之前預知產品的功能與性能。1990 年是 EDA(電子設計自動化 )階段：這一階段的主要特點是高級描述語言，系統(tǒng)級仿真和綜合技術，采用“自頂向下” 的設計理念，將設計前期的許多高層次設計由 EDA 工具來完成。 EDA 即為電子技術設計自動化，是一種可以幫助人們進行設計電子電路或是系統(tǒng)的軟件工具。在電子產品的各個設計階段該工具可以發(fā)揮非常重要的作用，使設計更復雜的電路和系統(tǒng)有了希望。在原理圖設計階段，可以使用 EDA中的仿真工具來驗證設計的正確性；在芯片設計階段，可以使用 EDA 中的芯片設計工具設計制作芯片的版圖；在電路板設計階段，可以使用 EDA 中電路板設計工具設計多層電路板。尤其是支持硬件描述語言的 EDA 工具的出現(xiàn)，使得復雜數(shù)字系統(tǒng)設計自動化也有可能實現(xiàn)，只要數(shù)字系統(tǒng)的行為用用硬件語言描述正確，就能對該數(shù)字系統(tǒng)的芯片進行設計與制造。21 世紀將會是 EDA 技術的高速度的發(fā)展時期，EDA 技術也將對 21 世紀產生重大的影響 [6]。硬件描述語言 : 硬件描述語言(HDL)是一種用于進行電子系統(tǒng)硬件設計的計算機高級語言，電子系統(tǒng)的邏輯功能、電路結構和連接形式是通過軟件設計的方法來描述的。 常用硬件描述語言有 HDL、verilog 和 VHDL 語言。天津科技大學 2022 屆本科生畢業(yè)論文14如今 EDA 技術的發(fā)展十分迅猛， 應用相當廣泛， EDA 的應用涵蓋機械、電子、通信、航空航天、化工、礦產、生物、醫(yī)學、軍事等各個領域。當下， EDA 技術廣泛使用在產品設計與制造、教學和科研部門，且發(fā)揮著非常大的作用。在產品設計與制造方面， EDA 技術可實現(xiàn)前期的計算機仿真、系統(tǒng)級模擬及測試環(huán)境的仿真、PCB 的制作、電路板的焊接、ASIC 的設計等。在教學方面， 高校電子類專業(yè)的實踐教學中， 幾乎所有理工科(尤其是電子信息)類的高等院校都開設了 EDA 相關的 課程。其目的主要是為了可以讓學生充分了解EDA 的基礎概念和基本原理， 掌握描述系統(tǒng)邏輯的方法，進行電子電路課程時可以使用凹 ID/ 5PGA 器件進行模擬仿真實驗， 并在作畢業(yè)設計時進行簡單易操作的電子系統(tǒng)的設計， 既使實驗設備或設計出的電子系統(tǒng)具有可靠性高、比較經濟、速度快， 實現(xiàn)比較容易，便利的修改條件，同時又可大大地增強學生的實踐動手能力，發(fā)掘學生的創(chuàng)新能力和提高學生的計算機應用能力，為以后的工作打下基礎。全國每兩年舉辦一次大學生電子設計競賽活動是最具有代表性的。在科研和新產品開發(fā)方面，小批量產品的芯片或大批量產品的芯片前期開發(fā)可以采用 5PGA 。在傳統(tǒng)機電產品的升級換代和技術改造， 5PGA 的應用能使傳統(tǒng)產品的性能提高，體積縮小，技術含量和產品的附加值提高。5PGA進行電路設計與仿真的工具為電路仿真工具(EWB 或 PSPICE、VLOL 等)。 利用虛擬儀器進行產品調試。 將 O)LI)/ FPGA 器件的開發(fā)應用到儀器設備中。例如在CDMA 無線通信系統(tǒng)中， 所有移動手機和無線基站都工作在相同的頻譜，為區(qū)別不同的呼叫， 每個手機有一個唯一的碼序列， CDMA 基站必須能判別這些不同觀點的碼序列才能分辨出不同的傳呼進程。這一判別是通過匹配濾波器的輸出顯示在輸人數(shù)據流中探調到特定的碼序列。FPGA 能提供良好的濾波器設計， 而且能完成 DSP 高級數(shù)據處理功能， 因而 FPGA 在現(xiàn)代通信領域方面獲得廣泛應用。在產品設計與制造方面， 從高性能的微處理器、數(shù)字信號處理器，一直到彩電、音響和電子玩具電路等， EDA 技術不單是應用于前期的計算機模擬仿真、產品調試， 而且也在電子設備的研制與生產、電路板的焊接等方面有著重要的作用?？梢哉f電子 EDA 技術已經成為電子工業(yè)領域不可缺少的技術支持。EDA 技術在進入 21 世紀后，由于更大規(guī)模的 FPGA 器件的不斷推出，在仿真和設計兩方面支持標準硬件描述語言的功能強大的 EDA 軟件不斷更新、增加，使電子 EDA 技術得到了更大的發(fā)展。電子技術全方位納入 EDA 領域，EDA 使得電子領域各學科的界限更加模糊，更加互為包容，突出表現(xiàn)在以下幾個方面：使電子設計成果以自主知識產權的方式得以明確表達和確認成為可能；基于 EDA 工具的 ASIC 設計標準單元已涵蓋大規(guī)模電子系統(tǒng)及 IP 核模塊；軟硬件 IP 核在電子行業(yè)的產業(yè)領域、技術領域和設計應用領域得到進一步確認；天津科技大學 2022 屆本科生畢業(yè)論文15soc 高效低成本設計技術的成熟。隨著半導體技術、集成技術和計算機技術的迅猛發(fā)展，電子系統(tǒng)的設計方法和設計手段都發(fā)生了很大的變化?？梢哉f電子EDA 技術是電子設計領域的一場革命。傳統(tǒng)的“固定功能集成塊十連線”的設計方法正逐步地退出歷史舞臺，而基于芯片的設計方法正成為現(xiàn)代電子系統(tǒng)設計的主流。作為高等院校有關專業(yè)的學生和廣大的電子工程師了解和掌握這一先進技術是勢在必行，這不僅是提高設計效率的需要，更是時代發(fā)展的需求，只有掌握了 EDA 技術才有能力參與世界電子工業(yè)市場的競爭，才能生存與發(fā)展。隨著科技的進步，電子產品的更新日新月異，EDA 技術作為電子產品開發(fā)研制的源動力，已成為現(xiàn)代電子設計的核心。 現(xiàn)場可編程門陣列 FPGA隨著科學技術的飛速發(fā)展，系統(tǒng)逐漸向著高速度、低功耗、低電壓和網絡化、移動化的方向發(fā)展，人們對電路的要求越來越高，傳統(tǒng)單一功能的電路已經很難滿足發(fā)展的需求，而可編程邏輯器件(CPLD/FPGA)可以方便的通過對邏輯結構的修改和配置，完成對系統(tǒng)和設備的升級。Xilinx 公司是全世界最大的可編程邏輯器件