eda技术在数字电路课程设计中的应用new

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1、2007年12月济南职业学院学报Dec.2007第6期(总第64期)JournalofJinanVocationalCollegeNo.6(SerialNo.64)EDA技术在数字电路课程设计中的应用12范春凤张柯(1.信阳师范学院物理电子工程学院,河南信阳464000;2.信阳师范学院网络信息与计算中心,河南信阳464000)摘要:在数字电路课程设计中引入先进的EDA技术是数字电路实验教学改革的方向,本文通过一个数字电路课程设计的实例,说明了基于EDA技术中的VHDL语言和CPLDPFPGA器件进行数字系统设计的方法

2、。关键词:EDA;课程设计;CPLDPFPGA;VHDL中图分类号:G642.0文献标识码:A一、EDA技术概述EDA即电子设计自动化,英文全称ElectronicDesignAutomation,它是以计算机为工具,在EDA软件平台上,对以硬件描述语言HDL(HardwareDescriptionLanguage)为系统逻辑描述手段完成的设计文件,自动完成逻辑编译、逻辑化简、逻辑[1]综合及优化、逻辑仿真、直至对特定目标芯片的适配编译、逻辑映射和编程下载等工作。EDA技术的系统级高层次电子设计方法,按照“自顶向下”的

3、方法设计,对整个系统进行方案设计和功能划分,无需通过门级原理图描述电路,而是针对设计的目标进行功能描述,摆脱了电路细节的束缚,大大缩短了产品的研制周期。同时,这种高层次设计只是定义系统的行为特性,而不涉及实现工艺,因此,利用其综合优化工具可以使工艺转化变得轻而易举。二、数字电路课程设计中引入EDA技术的必要性数字电路课程设计是数字电路设计型实验中的重要部分,它要求运用电子技术课程中有关的理论知识和实验方法,完成一些综合性较强的设计课题。由于目前在数字电路实验教学中,大部分院校仍然采用中小规模的通用集成电路来实现设计功能

4、,当设计的数字电路系统比较复杂,需要多个集成芯片和大量连线时,就增加了设计电路板的难度和故障调试难度,延长了设计周期,降低了学生的学习兴趣;同时,常用中小规模集成芯片的大量重复使用也大大增加了设计成本。因此,在数字电路课程设计中引入EDA技术,采用当前国际先进的设计方法和理念,改革传统的课程设计方法,已经成为一种趋势。ALTER公司的开发系统MAX+PlusⅡ是一个完全集成化、易学易用的可编程逻辑设计环境,它可以在多种平台上运行,具有原理图输入、文本输入、波形输入等多种输入方式,利用它所配备的编辑、编译、仿真、综合、芯

5、片编程等功能可以[2]完成数字电路从设计、检查、模拟到下载的全过程,是EDA设计中不可缺少的一种工具,因此特别适合作为数字电路系统的设计和开发软件。CPLDPFPGA通称为可编程逻辑器件,其中FPGA是英文FieldProgrammableGateArray的缩写,即现场可编程门阵列,它是在PAL、GAL、EPLD等可编程逻辑器件的基础上进一步发展的产物。作为专用集成电路(ASIC)[3]领域中的一种半定制电路,它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,非常适合于复杂数字系统的设计。目前,MA

6、X+PlusⅡ开发软件和CPLDPFPGA器件作为EDA开发工具被越来越广泛的应用到大型数字系统的设计中。三、EDA技术在一个数字电路课程设计中的具体应用现代EDA技术要求数字系统的设计采用自上而下的设计方法。下面以基于ALTER公司的FPGA器件EPF10K10LC84-4和MAX+PlusⅡ10.0EDA开发软件设计一个多功能数字钟电路为例来介绍数字电路系统的通用设计方法(虽然传统的74系列中小规模器件也能够实现这一功能,但在电路结构上要比利用EDA技术进行设计复杂得多)。运用此种方法进行课程设计时,需要先学习MA

7、X+PlusⅡ软件和VHDL语言的编程方法,掌握CPLDPFPGA实验开发系统的使用。(一)设计要求作者简介:范春凤(1981—),女,河南南阳人,硕士研究生,信阳师范学院物理电子工程学院助教,主要从事电子信息技术研究。·74·©1994-2008ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net数字钟能进行正常的时、分、秒计时,计时结果由6个7段共阴极数码管显示。小时计时要求为24进制循环,分和秒计时要

8、求为60进制循环;能够通过手动按键来调整时间(K1,K2,K3),实现校时功能;要求逢整点报时,具有闹时功能,当时钟计数为59′50″、59′52″、59′54″、59′56″、59′58″时,扬声器发出频率为1024Hz的声音,在59′59″即到整点时,扬声器发出最后一声整点报时,频率为4096Hz。用层次化设计方法设计该电路,

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