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1、第2卷第3期南通工学院学报(自然科学版)Vol.2No.32003年9月JournalofNantongInstituteofTechnology(NaturalScience)Sep.2003文章编号:1671-5314(2003)03-0060-03硬件描述语言与数字集成电路课程教学陈海进(南通工学院江苏省专用集成电路设计重点实验室,江苏南通226007)摘要:以交通灯控制器的设计为例,介绍了Verilog硬件描述语言在数字集成电路课程教学中的应用,并探讨了硬件描述语言对数字集成电路设计方法的影响以及现代数字集成电路的教学
2、方法。关键词:硬件描述语言;电子设计自动化;可编程逻辑器件中图分类号:TP33文献标识码:AHardwareDescriptionLanguageandtheTeachingofDigitalIntegratedCircuitsCHENHai-jin(NantongInstituteofTechnology,Nantong226007,China)Abstract:Thispapertookthedesignofatrafficlightcontrollerforexample,introducedtheapplication
3、ofVerilogHDLintheteachingofdigitalintegratedcircuits,anddiscusseditsinfluenceonthedesignofdigitalintegratedcircuitsandtheteachingofmoderndigitalcircuits.Keywords:hardwaredescriptionlanguage;electronicdesignautomation;programmablelogicdevice0引言电子设计自动化(EDA)的关键技术之一是要求采
4、用形式化的方法来描述数字系统的硬件电路。Verilog语言是目前应用最为广泛的硬件描述语言(HDL)之一,并且成为IEEE的标准。其特点在于能以形式化的抽象表示电路的结构和行为、支持逻辑设计中层次与领域的描述、可借用高级语言的精巧结构来简化电路的描述、具有电路仿真与验证机制以保证设计的正确性、支持电路描述由高层到低层的综合转换、硬件描述与实现工艺无关(有关工艺参数可通过语言提供的属性包括进去)、便于文档管理、易于理解和设计使用。本文结合交通灯控制器的设计,介绍Verilog语言在数字集成电路设计中的应用及设计方法,并对数字集成
5、电路的教学提出了一些想法。1传统设计方法的不足与现代数字设计方法的发展随着电子设计技术的飞速发展,ASIC和FPGA的复杂度越来越高。数字通信、工业自动化控制等领域所使用的数字电路及系统的复杂程度也越来越高,特别是需要设计具有实时处理能力的信号处理专用集成电路,并把整个电子系统综合到一个芯片上。设计并验证这样复杂的电路及系统已不再是简单的个人劳动,而需要综合许多专家的经验和知识才能完成。同时,电路制造工艺技术进步非常迅速,电路设计能力跟不上技术的进步。传统的基于电路图的设计方法已日益力不从心,在数字逻辑设计领域,迫切需要一种形
6、式化的设计方法来描述数字电路,这样就能把系统设计工作分解为逻辑设计(前端)和电路实现(后端)两个相互独立而又相关的部分。由于逻辑设计的相对独立性,就可以把专家们设计的各种常用数字逻辑电路作者简介:陈海进(1972-),男,江苏通州人,南通工学院讲师,硕士,主要从事集成电路设计方面的教学与研究。©1995-2005TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.陈海进:硬件描述语言与数字集成电路课程教学·61·和系统部件(如FFT算法、DCT算法部件)建成宏单元或软核库供
7、设计者引用,以减少重复劳动,提高工作效率。电路的实现则可以借助于逻辑综合工具和布局布线工具(与具体工艺技术有关)来自动完成。硬件描述语言是一种用形式化的方法来描述数字电路和设计数字逻辑系统的语言。它可以使数字逻辑设计者利用这种语言描述自己的设计思想,然后利用电子设计自动化工具进行仿真,再自动综合到门级电路,最终使用专用集成电路(ASIC)或可编程逻辑器件(PLD)实现其功能。目前,这种称之为高层次设计(HighLevelDesign)的方法已被广泛采用。据统计,在美国硅谷,目前约有90%以上的ASIC和PLD采用硬件描述语言进
8、行设计。作为跨世纪的中国大学生,应该尽早掌握这种新的设计方法,使我国在复杂数字电路及系统的设计竞争中逐步缩小与美国等工业发达国家的差距。2教学中硬件描述语言的选择Verilog和VHDL是当前应用最为普遍的两种硬件描述语言,并且都已成为IEEE的标准。但Verilog和VHD
