基于veriloghdl的數(shù)字電路設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2024-12-23 21:44 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 一種傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式，對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行逐次劃分的過程是從存在的基本單元出發(fā)的，設(shè)計(jì)樹最末枝上的單元要么是已經(jīng)制造出的單元，要么是其他項(xiàng)目已開發(fā)好的單元或者是可外購(gòu)得到的單元，這種設(shè)計(jì)方法與只用硬件在模擬實(shí)驗(yàn)板上建立的一個(gè)系統(tǒng)的步驟有密切的聯(lián)系。 這種設(shè)計(jì)方法的優(yōu)點(diǎn)是 ： 設(shè)計(jì)人員對(duì)于這種方式進(jìn)行設(shè)計(jì)比較熟悉，實(shí)現(xiàn)各個(gè)子塊電路所需時(shí)間短 。 這種設(shè)計(jì)方法的缺點(diǎn)是 ： 一般來講，對(duì)系統(tǒng)的整體功能把握不足，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的功 能所需要的時(shí)間長(zhǎng)，因?yàn)楸仨毾劝迅鱾€(gè)小模塊完成。使用這種方法對(duì)設(shè)計(jì)人員之間進(jìn)行相互協(xié)作有比較高的要求 。 1． 1． 3．綜合設(shè)計(jì)方法 3 復(fù)雜數(shù)字邏輯電路和系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程通常是以上兩種設(shè)計(jì)方法的結(jié)合。設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮多個(gè)目標(biāo)的綜合平衡。在高層系統(tǒng)用自上而下的設(shè)計(jì)方法來實(shí)現(xiàn)，而在低層系統(tǒng)使用自下而上的方法從庫(kù)元件或數(shù)據(jù)庫(kù)中調(diào)用已有的單元設(shè)計(jì) 。 這種設(shè)計(jì)方法兼有兩種設(shè)計(jì)方法的優(yōu)點(diǎn)，而且可以使用矢量測(cè)試庫(kù)進(jìn)行測(cè)試 。 2 交通燈控制系統(tǒng)的 設(shè)計(jì) 2． 1交通燈控制系統(tǒng)的功能 交通燈控制系統(tǒng)主要是實(shí)現(xiàn)城市十字交叉路口紅綠燈的控制。在現(xiàn)代化的大城市中 , 十字交叉路口越來越多 ,在每個(gè)交叉路口都需要使用紅綠燈進(jìn)行交通指揮和管理 ,紅、黃、綠燈的轉(zhuǎn)換要有一個(gè)準(zhǔn)確的時(shí)間間隔和轉(zhuǎn)換順序 ,這就需要有一個(gè)安全、自動(dòng)的系統(tǒng)對(duì)紅、黃、綠燈的轉(zhuǎn)換進(jìn)行管理 , 本系統(tǒng)就是基于此目的而開發(fā)的。 2． 2系統(tǒng)設(shè)計(jì) 城市十字交叉路口紅綠燈控制系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)控制東西走向和南北走向的紅綠燈的狀態(tài)和轉(zhuǎn)換順序 , 關(guān)鍵是各個(gè)狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換和進(jìn)行適當(dāng)?shù)臅r(shí)間延時(shí) , 正是基于以上考慮 , 采用如下設(shè)計(jì) : (1) 當(dāng)東西走向的綠燈亮?xí)r , 南北走向的紅燈亮 , 并保持 3 個(gè) clock。 (2) 當(dāng)東西走向的綠、黃燈亮?xí)r , 南北走向的紅燈亮 ,并保持 1 個(gè) clock。 (3) 當(dāng)東西走向的紅燈亮?xí)r , 南北走向的綠燈亮 , 并保持 3 個(gè) clock。 (4) 當(dāng)東西走向的紅燈亮?xí)r , 南北走向的綠、黃燈亮 ,并保持 1 個(gè) clock。 (5) 最后又回到 (1) 狀態(tài) , 并周期重復(fù)進(jìn)行。 N Y N Y 電路圖 設(shè)計(jì)文件 HDL 設(shè)計(jì)文件 電路功 能仿真 HDL功能仿真 HDL綜合 優(yōu)化，布局布線 與物理器件有關(guān)的布線約束等工藝技術(shù)文件 布線后門級(jí)仿真 電路制造工藝文件 或 FPGA 碼流文件 確定實(shí)現(xiàn)電路的具體庫(kù)名，指定綜合生成的網(wǎng)表類型 N Y 圖 HDL 語(yǔ)言的設(shè)計(jì)流程 4 基于以上設(shè)計(jì) , 在表 1 中給出了交通燈控制器的 4 種狀態(tài) , 對(duì)應(yīng)的狀態(tài)遷移過程見圖 。 表 交通燈控制器的 4種狀態(tài) 東西走向 南北走向 狀態(tài) 0 紅，黃，綠 001 紅，黃，綠 100 狀態(tài) 1 紅，黃，綠 011 紅，黃，綠 100 狀態(tài) 2 紅，黃，綠 100 紅，黃，綠 001 狀態(tài) 3 紅，黃，綠 100 紅，黃，綠 011 圖 3 交通燈 系統(tǒng)的 Verilog HDL 描述 電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)中 , 一般遵循自上而下的設(shè)計(jì)思路對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)、描述與仿真。考慮到模塊的通用性 和可移植性 , 常常使用 HDL 語(yǔ)言來描述數(shù)字系統(tǒng) , 如 VerilogHDL、 VHDL 語(yǔ)言等。其中Verilog HDL 語(yǔ)言具有結(jié)構(gòu)清晰、文法簡(jiǎn)明、功能強(qiáng)大、高速模擬和多庫(kù)支持等優(yōu)點(diǎn) , 被近 90% 的半導(dǎo)體公司使用 , 成為一種強(qiáng)大的設(shè)計(jì)工具。該系統(tǒng)采用 Verilog HDL 描述 , 程序說明如下 : //file: tr
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