vhdl语言设计竞赛抢答器设计方案

《vhdl语言设计竞赛抢答器设计方案》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、VHDL语言设计竞赛抢答器毕业论文随着电子技术的发展，现在的抢答器功能越来越强，可靠性和准确性也越来越高。以前的抢答器大部分都是基于传统数字电路组成的。制作过程复杂，而且准确性与可靠性不高，成品面积大，安装、维护困难。由于近年来电子技术发展迅速，逐渐出现用现场可编程门阵列(简称FPGA)制作抢答器，使得电子系统的设计者利用EDA(电子设计自动化)软件，就可以独立设计自己的专用集成电路(ASIC)器件。制作过程简单，而且安装、维护简单。1.1选题的现实意义抢答器控制系统是学校、政府机关、金融单位、广播电视系统或党委

2、、工会、团委、企事业单位等部门举办竞赛问答、各种知识测试、娱乐活动中经常使用的重要基础设备之一，它是一个能准确、公正、直观地判断出抢答者的机器[1]。通过一些方式如数码管显示抢答成功者的信息，或者通过声音来判别成功抢答的选手。随着现代科学技术的迅猛发展和经济全球化的加强，电子抢答器成为了不可逆转的发展趋势。因此，研究智能电子抢答器及扩大其应用，有着非常现实的意义。262语言、软件介绍2.1FPGA2.1.1FPGA简介FPGA（Field－ProgrammableGateArray），即现场可编程门阵列，它是在P

3、AL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路（ASIC）领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点[2]。目前以硬件描述语言（Verilog或VHDL）所完成的电路设计，可以经过简单的综合与布局，快速的烧录至FPGA上进行测试，是现代IC设计验证的技术主流。这些可编辑元件可以被用来实现一些基本的逻辑门电路（比如AND、OR、XOR、NOT）或者更复杂一些的组合功能比如解码器或数学方程式。在大多数的FPGA里面，这些可编辑的元

4、件里也包含记忆元件例如触发器（Flip－flop）或者其他更加完整的记忆块。图1FPGA内部结构框图现场可编程门阵列FPGA作为集成度和复杂程度最高的可编程ASIC，主要由与阵列、或阵列、输入缓冲电路、输出宏单元等组成，是ASIC的一种新型门类，它建立在创新的发明构思和先进的EDA技术之上。运算器、乘法器、数字滤波器、二维卷积器等具有复杂算法的逻辑单元和信号处理单元的逻辑设计都可选用FPGA实现。它采用SRAM开关元件的FPGA是易失性的，每次重新加电，FPGA都要重新装入配置数据。突出优点是可反复编程，系统上电

5、时，给FPGA加载不同的配置数据，即可令其完成不同的硬件功能。这种配置的改变甚至可以在系统的运行中进行，实现系统功能的动态重构。传统的数字逻辑设计使用TTL26电平和小规模的数字集成电路来完成逻辑电路图。使用这些标准的逻辑器件已经被证实是最便宜的手段，但是要求做一些布线和复杂的电路集成板(焊接调试)等工作，如果出现错误，改动起来特别麻烦。因此，采用传统电子设计方案人员的很大一部分工作主要集中在设备器件之间物理连接、调试以及故障解决方面。正是因为FPGA的EDA技术使用了更高级的计算机语言，电路的生成基本上是由计算

6、机来完成，将使用户能较快地完成更复杂的数字电路设计，由于没有器件之间的物理连接，因此调试及故障排除更迅速、有效[3]。2.1.2传统FPGA的不足与改进在现今的数字系统设计中，以“嵌入式微控制器+FPGA”为核心的体系结构因其强大的处理能力和灵活的工作方式而被广泛采用。嵌入式微控制器的优势在于将微处理器内核与丰富多样的外围接口设备紧密结合，在提供强大的运算、控制功能的同时，降低了系统成本和功耗，因而适合作为数字系统的控制核心；FPGA的优势在于超高速、丰富的逻辑资源以及用户可灵活配置的逻辑功能，适用于逻辑接口功能

7、多种多样、灵活可变的场合。将二者结合形成优势互补，如有需要，再配以适当的专用芯片（例如音视频编解码器、数字调制解调器等）。这种体系结构适用于大多数复杂数字系统的设计。如系统中包含可编程器件，就必须考虑其功能配置的问题。然而，传统的FPGA配置方案（例如调试阶段的专用下载电费方式、成品阶段的专用存储器方式）在成本、效率、灵活性等方面都存在着明显的不足。针对这样的实际问题，基于嵌入式微控制器与FPGA广泛共存于复杂数字系统的背景，考虑到大量数字系统要求接入Internet的现状，借鉴软件无线电“一机多能”的思想，提出

8、了一种基于嵌入式系统和Internet的FPGA动态配置方案。该方案的提出，旨在基于系统现有的、通用的软硬件资源，尽可能地提高FPGA配置的效率和灵活性。实践证明，该方案可行、实用，达到了设计目的。2.1.3FPGA工作原理FPGA采用了逻辑单元阵列LCA（LogicCellArray）这样一个概念，内部包括可配置逻辑模块CLB（ConfigurableLogicBloc