關(guān)于eda的的課設(shè)

1、1概述1.1設(shè)計背景和意義用HDL對數(shù)字系統(tǒng)進行抽象的行為與功能描述到具體的內(nèi)部線路結(jié)構(gòu)，從而可以在電子設(shè)計的各個階段、各個層次進行計算機模擬驗證，保證設(shè)計過程的正確性，可以大大降低設(shè)計成本，縮短設(shè)計周期。EDA工具之所以能夠完成各種自動設(shè)計過程，關(guān)鍵是有種類庫的支持，如邏輯仿真時的模擬庫、邏輯綜合時的綜合庫、版圖綜合時的版圖庫、測試綜合時的測試庫等。某些HDL本身也是文檔型的語言（如VHDL），極大地簡化了設(shè)計文檔的管理。EDA中最為矚目的功能，最具現(xiàn)代化電子設(shè)計技術(shù)特征的功能，是日益強大的邏輯設(shè)計仿真測試技術(shù)。極大地提高了大規(guī)模系統(tǒng)電子設(shè)計的自動化程度。EDA的發(fā)展趨勢，表現(xiàn)在以下幾個方面

2、：超大規(guī)模集成電路的集成度和工藝水平不斷提高，深亞微米（Deep-Submicron）工藝，如0.13um、90nm已經(jīng)走向成熟，在一個芯片上完成的系統(tǒng)級的集成已經(jīng)成為可能。由于工藝不斷減小，在半導(dǎo)體材料上的許多寄生效應(yīng)已經(jīng)不能簡單地補碼忽略，這就對EDA工具提出了更高的要求。同時，也使得IC生產(chǎn)線的投資更為巨大。高性能的EDA工具得到長足的發(fā)展，其自動化和智能化程度不斷提高，為嵌入式系統(tǒng)設(shè)計提供了功能強大的開發(fā)環(huán)境。1.2設(shè)計任務(wù)課程設(shè)計的任務(wù)：此信號發(fā)生器可產(chǎn)生占空比可調(diào)的方波，高低電平的維持間由6位二進制數(shù)控制。1.3設(shè)計目的熟練掌握預(yù)置計數(shù)器的描述方法。掌握VHDL語言反饋信號的處理。

3、設(shè)計正負脈沖寬度可調(diào)的數(shù)控調(diào)制信號發(fā)生器。1.4設(shè)計要求寫出各模塊的源程序。畫出詳細電路圖并分析電路的工作原理。畫出電路工作時序波形圖。書寫心得體會。2原理設(shè)計及層次劃分2.1工作原理反饋控制反饋控制進位脈沖進位脈沖計數(shù)器 A計數(shù)器 B時鐘脈沖選 擇電 路輸出信號圖5：正負脈寬數(shù)控調(diào)制信號發(fā)生器框圖預(yù)置計數(shù)器比普通計數(shù)器多了一個預(yù)置端LD和預(yù)置數(shù)據(jù)端DATA。當(dāng)LD=1（或0）時，在下一個時鐘脈沖過后，計數(shù)器輸出端輸出預(yù)置數(shù)DATA。圖5是正負脈寬數(shù)控調(diào)制信號發(fā)生器電路的框圖。從圖中可以看到輸出脈寬調(diào)制信號由計數(shù)器A、B的進位脈沖信號控制。計數(shù)器A的進位脈沖使輸出信號輸出正脈沖，計數(shù)器B的進位

4、脈沖使輸出信號輸出負脈沖，同時反饋信號使計數(shù)器A、B分別重新置數(shù)，從而達到控制正負脈沖寬度的目的。2.2層次劃分1.可自加載加法計數(shù)器LCNT82.1000Hz分頻器DIV3.6進制計數(shù)器CNT64.段選譯碼器SEG7DEC5.頂層文件PULSE3軟件設(shè)計3.1 LCNT8模塊代碼設(shè)計取計數(shù)器的端口為：脈沖輸入端CLK、加載使能輸入端LD（高電平有效）、預(yù)置輸入端D、計數(shù)進位輸出端CAO。當(dāng)脈沖CLK上升沿到來之時，若加載使能端LD有效，則通過預(yù)置端D可對計數(shù)器進行預(yù)置數(shù)。之后，計數(shù)器就以此預(yù)置數(shù)為始，一直加1計數(shù)。至計數(shù)到255時，輸出端CAO輸出1?？驁D如圖2.1。其VHDL程序如下：LI

5、BRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY LCNT8 ISPORT(CLK,LD:IN STD_LOGIC;D:IN INTEGER RANGE 0 TO 255;CAO:OUT STD_LOGIC);END LCNT8;ARCHITECTURE BEHAVE OF LCNT8 ISSIGNAL COUNT:INTEGER RANGE 0 TO 255;BEGINPROCESS(CLK)BEGINIF CLKEVENT AND CLK=1THENIF LD=1THEN COUNT=D;ELSE COUNT=COUNT+1;END IF;END

6、IF;END PROCESS;PROCESS(COUNT)BEGINIF COUNT=255 THEN CAO=1;ELSE CAO=0;END IF;END PROCESS;END BEHAVE;圖3.1 可自加載加法計數(shù)器框圖3.2 DIV模塊代碼設(shè)計LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;ENTITY DIV ISGENERIC(DATAWIDTH:INTEGER:=25);PORT(CLK:IN STD_LOGIC;QO:O

7、UT STD_LOGIC);END;ARCHITECTURE BHV OF DIV ISSIGNAL COUNT:STD_LOGIC_VECTOR(DATAWIDTH-1 DOWNTO 0);BEGINPROCESS(CLK)BEGINIF RISING_EDGE(CLK)THENIF COUNT=20000 THENCOUNT0);ELSE COUNT=COUNT+1;IF COUNT10000 THENQO=0;ELSEQO=1;END IF;END IF;END IF;END PROCESS;END BHV;3.3 CNT6模塊代碼設(shè)計LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_

8、LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY COUNT6 ISPORT(CLK:IN STD_LOGIC;CNTOUT:BUFFER STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0);END;ARCHITECTURE BHV OF COUNT6 ISBEGINPROCESS(CLK)BEGINIF CLKEVENT AND CLK=1THENIF CNTOUT5 THENCNTOUT=CNTOUT+1;ELSE CNTOUT0);END IF;END IF;END PROCESS;END;3.4 SEG7DEC模塊代碼設(shè)計

9、LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY CHANGE ISPORT(D:IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);DOUT:OUT STD_LOGIC_VECTOR(11 DOWNTO 0);END CHANGE;ARCHITECTURE BHV OF CHANGE ISBEGINPROCESS(D)BEGINCASE D ISWHEN00000000=DOUTDOUTDOUTDOUTDOUTDOUTDOUTDOUTDOUTDOUTDOUTDOUTDOUTDOUTDOUTDOUTCLK,LD=LD1,D=A,CAO=

10、CAO1);U2:LCNT8 PORT MAP(CLK=CLK,LD=LD2,D=B,CAO=CAO2);PROCESS(CAO1,CAO2)BEGINIF CAO1=1THEN PINT=0;ELSIF CAO2EVENT AND CAO2=1THEN PINT=1;END IF;END PROCESS;LD1=NOT PINT;LD2=PINT;POUT=PINT;END BEHAVE;圖3.5正負脈寬數(shù)控調(diào)制信號發(fā)生器的核心部分4仿真及測試4.1 DIV仿真波形圖4.1 DIV仿真仿真分析：任意給一個時鐘信號，分頻器將高頻信號分成低頻信號。4.2計數(shù)器仿真波形圖4.2計數(shù)器仿真仿真分析：

11、預(yù)置數(shù)D5.0為任意六位二進制數(shù)，預(yù)置端LD為1時加載預(yù)置數(shù)，否則繼續(xù)計數(shù)，當(dāng)計到63時，輸出為1，然后繼續(xù)從0開始計數(shù)。4.3頂層文件仿真輸入取A=252，B=254。可得到仿真波形，如圖4.1：圖4.3頂層文件仿真波形5總結(jié)在傳統(tǒng)的數(shù)字電子系統(tǒng)或IC設(shè)計中，手工設(shè)計占了較大的比例。一般都是先按電子系統(tǒng)的具體功能要求進行功能劃分，然后對每個子模塊畫出真值表，用卡諾圖進行手工邏輯簡化，寫出布爾表達式，畫出相應(yīng)的邏輯線路圖，再據(jù)此選擇元器件，設(shè)計電路板，最后進行實測與調(diào)試。顯然，手工設(shè)計的缺點讓人越來越不可接受。故而，EDA技術(shù)變得越來越重要，作為當(dāng)代大學(xué)生，要與時俱進，更要掌握這種電子自動化設(shè)計。通過EDA的模擬編譯、適配、仿真，可以大大縮短設(shè)計周期，降低設(shè)計成本。EDA仿真測試技術(shù)只需通過計算機就能對所設(shè)計的電子系統(tǒng)從各種不同層次的系統(tǒng)性能特點完成一系列準(zhǔn)確的測試與仿真操作，在完成實際系統(tǒng)的安裝后，還能對系統(tǒng)的目標(biāo)器件進行所謂