【正文】 2 同時亮；當(dāng)汽車在夜間行駛時，汽車右側(cè)的指示燈 RD3 和汽車左側(cè)的指示燈 LD3 同時一直亮。 區(qū)別于其他的 HDL，已形成標(biāo)準(zhǔn)，其代碼在不同的系統(tǒng)中可交換建模。 支持各 種設(shè)計方法，自頂向下、自底向上或者混合的都可以。 VHDL 語言的特點 VHDL 代碼而不是用原理 圖進(jìn)行設(shè)計，意味著整個電路板的模型及性能可用計算機模擬進(jìn)行驗證。在對一個設(shè)計實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)計就可以直接調(diào)用這個實體。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算機高級語言。 硬件仿真與測試。 下載。適配報告指明了芯片內(nèi)資源的分配與利用、引腳鎖定、設(shè)計的布爾方程描述情況。 適配。 行為仿真和功能仿真。 綜合。 編譯。 EDA 設(shè)計流程 典型的 EDA 設(shè)計流程如下 : 文本 /原理圖編輯與修改。 熊雄 汽車尾燈控制器的設(shè)計 第 2 頁 共 16 頁 2 技術(shù) 的 特點 利用 EDA 技術(shù)進(jìn)行電子系統(tǒng)的設(shè)計，具有 以下幾個特點：① 用軟件的方式設(shè)計硬件；② 用軟件方式設(shè)計的系統(tǒng)到硬件系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換是由有關(guān)的開發(fā)軟件自動完成的；③ 設(shè)計過程中可用有關(guān)軟件進(jìn)行各種仿真；④ 系統(tǒng)可現(xiàn)場編程，在線升級；⑤ 整個系統(tǒng)可集成在一個芯片上，體積小、功耗低、可靠性高。 2 EDA、 VHDL 簡介 EDA 技術(shù) EDA 技術(shù) 的 概念 EDA 是電 子設(shè)計自動化（ Electronic Design Automation）的縮寫，在 20 世紀(jì) 90年代初從計算機輔助設(shè)計（ CAD）、計算機輔助制造（ CAM）、計算機輔助測試（ CAT）和計算機輔助工程（ CAE）的概念發(fā)展而來的。把各個模塊整合后就形成了汽車尾燈控制器。 設(shè)計的 基本 內(nèi)容 根據(jù)計算機中狀態(tài)機原理， 利用 VHDL 設(shè)計 汽車尾燈控制器 的各個模塊 ，并使用 EDA 工具對 各模塊 進(jìn)行仿真驗證 。 以計算機組成原理為指導(dǎo)， 通過學(xué)習(xí)的 VHDL 語言結(jié)合電子電路的設(shè)計知識理論聯(lián)系實際，掌握所學(xué)的課程知識 和 基本單元電路的綜合設(shè)計應(yīng)用。在 本課程 設(shè)計根據(jù)狀態(tài)機原理 [1]實現(xiàn)了汽車尾燈常用控制。 關(guān)鍵字 EDA； 汽車尾燈控制器；時鐘分頻 目錄 1引 言 .................................................................. 1 設(shè)計的目的 ........................................................ 1 設(shè)計的基本內(nèi)容 .................................................... 1 2 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 ............................................... 2 EDA 設(shè)計流程 ................................................. 2 硬件描述語言（ VHDL） .............................................. 2 VHDL 簡介 .................................................... 2 VHDL 語言的特點 .............................................. 3 3汽車尾燈控制器的設(shè)計過程 ................................................ 3 系統(tǒng)需求分析 ...................................................... 3 汽車尾燈控制器的工作原理 .......................................... 3 各組成模塊原理及程序 .............................................. 4 時鐘分頻模塊 ................................................. 5 汽車尾燈主控模塊 ............................................ 5 左邊燈控制模塊 ............................................... 6 右邊燈控制模塊 ............................................... 6 4系統(tǒng)仿真 ................................................................ 7 分頻模塊仿真及分析 ................................................ 7 汽車尾燈主控模塊仿真及分析 ........................................ 8 左邊燈控制模塊仿真及 分析 .......................................... 8 右邊燈控制模塊仿真及分析 .......................................... 9 整個系統(tǒng)仿真及分析 ................................................ 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 第 1 頁 共 16 頁 1 1 引 言 隨著 社會的 發(fā)展， 科學(xué)技術(shù)也在不斷的進(jìn)步 ， 狀態(tài)機的應(yīng)用越來越廣泛。 系統(tǒng)實現(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， 然后 進(jìn)行 編譯 、時序仿真等。 汽車尾燈控制器的設(shè)計 摘 要 本課程設(shè)計 根據(jù)計算機中狀態(tài)機原理， 采用 EDA 技術(shù) 設(shè)計了簡易的汽車尾燈控制器。 系統(tǒng)設(shè)計 采用 自頂向下的設(shè)計方法，頂層設(shè)計采用原理圖設(shè)計方式，它由時鐘分頻模塊、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。本文詳細(xì) 地 介紹了整個設(shè)計流程。 現(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)計成為解決交通安全問題一種好的途徑。 設(shè)計的 目的 本次設(shè)計的目的就是 通過實踐深入理解計算機組成原理， 了解 EDA 技術(shù) [2]并 掌握VHDL硬件描述語言的設(shè)計方法和思想 。通過對 實用 汽車尾燈控制器 [3]的設(shè)計，鞏固和綜合 運用 所學(xué) 知識 ，提高 IC設(shè)計能力，提高分析、解決計算機技術(shù)實際問題的獨立工作能力。 汽車尾燈控制器的設(shè)計 分為 4 個模塊： 時鐘分頻模塊、汽車尾燈主控模塊，左邊燈控制模塊和右邊燈控制模塊 。 通過輸入系統(tǒng)時鐘信號和相關(guān)的汽車控制信號，汽車尾燈將正確顯示當(dāng)前汽車的控制狀態(tài)。 EDA技術(shù)就是以計算機為工具，設(shè)計者在EDA軟件平臺上，用硬件描述語言 HDL 完成設(shè)計文件，然后由計算機自動地完成邏輯編譯、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。因此， EDA 技術(shù)是現(xiàn)代電子設(shè)計的發(fā)展趨勢。首先利用 EDA 工具的文本或圖形編輯器將設(shè)計者的設(shè)計意圖用文本或圖形方式表達(dá)出來。完成設(shè)計描述后即可通過編譯器進(jìn)行排錯編譯，變成特 定的文本格式，為下一步的綜合做準(zhǔn)備。將軟件設(shè)計與硬件的可實現(xiàn)性掛鉤，是將軟件轉(zhuǎn)化為硬件電路的關(guān)鍵步驟。利用產(chǎn)生的網(wǎng)表文件進(jìn)行功能仿真，以便了解設(shè)計描述與設(shè)計意圖的一致性。利用 FPGA/CPLD 布局布線適配器將綜合后的網(wǎng)表文件針對某一具體的目標(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。 功能仿真和時序仿真。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。 VHDL 的程序結(jié)構(gòu)特點是將一項工程設(shè) 計，或稱設(shè)計實體（可以是一個元件，一個電路模塊或一個系 熊雄 汽車尾燈控制器的設(shè)計 第 3 頁 共 16 頁 3 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），既涉及實體的內(nèi)部功能和算法完成部分。這種將設(shè)計實體分成內(nèi)外部分的概念是 VHDL 系統(tǒng)設(shè)計的基本點 。 元件的設(shè)計與工藝無關(guān)，與工藝獨立，方便工藝轉(zhuǎn)換。 ，即混合描述。 3 汽車尾燈控制器的設(shè)計過程 系統(tǒng)需求分析 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，右側(cè)的一盞燈亮 3. 汽車左轉(zhuǎn)時，左側(cè)的一盞燈亮 4. 汽車剎車時，左右兩側(cè)的指示燈同時亮 5. 汽車夜間行駛時，左右兩側(cè)的指示燈同時一直亮，供照明使用 汽車尾燈控制器 的工作原理 汽車尾燈控制器 就 是一個狀態(tài)機的實例。通過設(shè)置系統(tǒng)的輸入信號：系統(tǒng)時鐘信號 CLK，汽車左轉(zhuǎn)彎控制信號 LEFT，汽車右轉(zhuǎn)彎控制信號 RIGHT，剎車信號 BRAKE，夜間行駛信號 NIGHT 和系統(tǒng)的輸出信號：汽車左側(cè) 3盞指示燈 LD LD LD3 和汽車右側(cè) 3盞指示燈 RD RD RD3 實現(xiàn)以上功能。 熊雄 汽車尾燈控制器的設(shè)計 第 4 頁 共 16 頁 4 圖 系統(tǒng)的整體組裝設(shè)計原理 各組成模塊 原理及程序 汽車尾燈控制器有 4 個模塊組成，分別為：時鐘分頻模塊、 汽車尾燈主控模塊，左邊燈控制模塊和右邊燈控制模塊 ，以下介紹各模塊的詳細(xì)設(shè)計。 圖 時鐘分頻模塊 工作框圖 時鐘分頻模塊 由 VHDL 程序來實現(xiàn)，下面是其中的一段 VHDL代碼： ARCHITECTURE ART OF SZ IS SIGNAL COUNT:STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0)。EVENT AND CLK = 39。THEN COUNT = COUNT + 1。 END PROCESS。 END ART。 . 圖 主控模塊工作框圖 汽車尾燈主控模塊 由 VHDL 程序來實現(xiàn)，下面是其中的一段 VHDL 代碼 ： ARCHITECTURE ART OF CTRL IS BEGIN NIGHT_LED=NIGHT。 PROCESS(LEFT,RIGHT) VARIABLE TEMP:STD_LOGIC_VECTOR(1 DOWNTO 0)。 RIGHT。039。039。039。039。139。039。139。039。039。039。039。139。 END PROCESS。 左邊燈控制模塊 左邊燈控制模塊 的工作框圖如圖 所示。 LEDN=NIGHT。EVENT AND CLK = 39。 THEN IF(LR =39。)THEN IF(LP = 39。)THEN LEDL=39。 ELSE LEDL=39。 END IF。039。