VHDL语言在EDA仿真中的应用

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1、VHDL语言在EDA仿真中的应用大连轻工业学院金凤莲摘要：介绍了VHDL语言及其基本特点，讨论了VHDL语言在EDA中的诸多优点，并以交通信号灯主控制电路的设计为例，说明了用VHDL语言设计数字电路的方法以及VHDL语言在数字电路设计仿真中的重要作用，给出了交通信号灯主控制电路的时序仿真波形。仿真结果表明VHDL语言应用于数字电路仿真是切实可行的，在跟踪性和快速性方面达到了令人满意的效果。关键词：VHDL；仿真；EDA；数字电路ApplicationofVHDLinEDASimulationJINFenglian(DepartmentofInformationEngineering,Dalia

2、nInstituteofLightIndustry,Dalian,116034,China)Abstract：TheVeryHighSpeedIntegratedCircuitHardwareDescriptionLanguage(VHDL)anditsbasicfeaturesareintroducedtheadvantagesofVHDLinEDAarediscussed,withanexample,thecontrolcircuitofthetrafficsignallamp,themethodsofdevisingdigitalcircuitbyVHDLisintroduced,and

3、theimportantroleplayedbyVHDLinthesimulativeofdigitalcircuitdesignisdescribedthewaveformoftimeanalyzersimulationisshowedSimulationresultsverifythatVHDLisfeasibleindigitalcircuitdesignandsimulating,satisfactoryresultsareachieved,trackingthetransientprocesssensitivelyKeywords：VHDL;simulation;EDA;digit

4、alcircuit随着电子技术的发展，数字系统的设计正朝高速度、大容量、小体积的方向发展，传统的自底而上的设计方法已难以适应形势。EDA（ElectronicDesignAutomation）技术的应运而生，使传统的电子系统设计发生了根本的变革。EDA技术就是依赖功能强大的计算机，在EDA工具软件平台上，对以硬件描述语言VHDL（VeryHighSpeedIntegratedCircuitHardwareDescriptionLanguage）为系统逻辑描述手段自顶而下地逐层完成相应的描述、综合、优化、仿真与验证，直至生成器件。VHDL语言是目前应用于数字系统仿真最为实用的语言之一。1VHDL

5、特点VHDL语言最早由美国国防部提出。用VHDL语言进行数字逻辑电路和数字系统的设计，是电子电路设计方法上的一次革命性变革。与传统设计方法相比，VHDL描述电路行为的算法有很多优点：(1)设计层次较高、用于较复杂的计算时，能尽早发现存在的问题，缩短设计周期。(2)独立实现，修改方便，系统硬件描述能力强。(3)可读性好，有利于交流，适合于文档保存。(4)VHDL语言标准、规范、移植性强。(5)VHDL类型众多而且支持用户自定义类型，支持自顶而下的设计方法和多种电路的设计。2数字系统的设计流程VHDL按要求对系统进行描述，然后综合、仿真、适配，当确认设计符合要求时，再将设计映射至实际的逻辑器件中，

6、设计流程如图1所示。VHDL语言已日益成为一种通用的硬件设计交换媒介，计算机辅助工程软件的供应商已把VHDL作为其CAD或EDA软件输入与输出的标准。其中ALTERA公司提供了一套十分有特色的综合工具MAX+PLUSⅡ，他提供了全面的逻辑设计能力，从编辑、综合、布线到仿真、下载一气呵成，十分方便。3设计实例及仿真结果3.1设计实例以交通信号灯主控制电路的设计为例，应用MAX+PLUSⅡ软件平台，来说明VHDL语言在EDA仿真中的应用。设有一个主干道与支干道的交叉路口，每边都设有红、黄、绿信号灯，设计一个控制器优先保证主干道的畅通。该设计实例的基本功能描述为：（1）平时处于“主干道绿灯，支道红灯

7、”状态，只有在支道有车辆要穿行主干道时，才将交通灯切向“主干道红灯，支道绿灯”。（2）一旦支道无车辆通过路口，交通灯又回到“主干道绿灯，支道红灯”的状态。（3）主干道和支干道每次通行的时间不得短于30s，在两个状态交换过程出现“主黄，支红”和“主红，支黄”状态，持续时间都是4s。该功能描述的状态图如图2所示。因为主干道和支干道各有3种灯（红、黄、绿），他们在正常工作时，发亮的灯只有4种可能：（1）