基于CPLD的分频器【文献综述】

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1、毕业论文文献综述电气工程及自动化基于CPLD的分频器摘　要　本设计是应用CPLD器件的特点和应用范围，利用VHDL硬件描述语言以及原理图的输入方式设计关键词　VHDL硬件描述语言；CPLD；数字逻辑电路设计；偶数倍（2N）分频；奇数倍（2N+1）分频CPLD的分频器的现状和意义：随着数字技术电力电子技术迅速发展，各种各样的电子产品在生活以及生产中发挥越来越重要的作用，已经成为人们不可或缺的一项重要技术。分频器是数字系统设计中的基本电路,它的应用领域十分广泛，在设计具体的数字电路时，可能需要多种频率的时钟信号，但实际电路中往往只有一种

2、单一频率的外部时钟输入，此时，可以通过分频器对某个给定的频率进行分频,以得到所需的频率。常见的分频器有多种，比如：基于FPGA的分频器，基于单片机的分频器，基于CPLD的分频器等。这些都是目前数字电子设计中主流实用的分频器。在电子设计技术领域可编程逻辑器件如CPLD的广泛应用为数字系统的设计带来极大的灵活性,由于该器件可以通过软件编程而对其硬件的结构和工作方式进行重构,使得硬件的设计可以如同软件设计那样方便快捷。这一切极大地改变了传统的数字系统设计方法。设计过程乃至设计观念在传统的数字系统设计中用户能够通过编程方式改变器件逻辑功能只

3、有两种途径即微处理器的软件编程如单片机和特定器件的控制字配置如8255。在传统的设计概念中器件引脚功能的硬件方式的任意确定是不可能的，而对于系统构成的设计过程只能对器件功能和电路板图分别进行设计和确定通过设计电路板来规划系统功能。在此期间大量的时间和精力花在元件选配和系统结构的可行性定位上。但若采用可编程逻辑器件便可利用计算机软件的方式对目标器件进行设计，而以硬件的形式实现即定的系统功能。在设计过程中设计者可根据需要随时改变器件的内部逻辑功能和管脚的信号方式，借助于大规模集成的可编程逻辑器件和高效的设计软件用户不仅可通过直接对芯片结

4、构的设计实现多种数字逻辑系统功能而且由于管脚定义的灵活性大大减轻了电路图设计和电路板设计的工作量和难度。同时这种基于可编程逻辑器件芯片的设计大大减少了系统芯片的数量，缩小了系统的体积提高了系统的可靠性。高集成度高速和高可靠是FPGA/CPLD，最明显的特点：时钟延迟可达纳秒级结合其并行工作方式在超高速应用领域和实时测控方面有非常广阔的应用前景。在高可靠应用领域，如果设计得当，将不会存在类似于MCU的复位不可靠和PC可能跑飞等问题。CPLD/FPGA的高可靠性还表现在几乎可将整个系统下载于同一芯片中实现所谓片上系统，从而大大缩小了体积

5、易于管理和屏蔽。由于FPGA/CPLD的集成规模非常大，可利用先进的EDA工具进行电子系统设计和产品开发。由于开发工具的通用性，设计语言的标准化以及设计过程几乎与所用器件的硬件结构没有关系，所以设计成功的各类逻辑功能块软件有很好的兼容性和可移植性。它几乎可用于任何型号和规模的FPGA/CPLD中。从而使得产品设计效率大幅度提高。可以在很短时间内完成十分复杂的系统，设计这正是产品快速进入市场最宝贵的特征美国TI公司认为一个ASIC80%的功能可用IP核等现成逻辑合成，而未来大系统的CPLD/FPGA设计仅仅是各类再应用逻辑与IP核的拼

6、装。其设计周期将更短与ASIC设计相比FPGA/CPLD显著的优势是开发周期短投资风险小。产品上市速度快市场适应能力强和硬件升级回旋余地大而且当产品定型和产量扩大后可将在生产中达到充分检验的VHDL设计迅速实现ASIC投产。基于CPLD的分频电路设计：起初设计的分频器由输入模块，脉冲信号模块，分频处理模块，显示模块4部分组成，输入模块主要有一个晶振加一个555芯片组成，输出模块由芯片74HC138驱动数码管显示。但是考虑到，从外部任何一个用户I/O都可以输入时钟但这会带来附加延时,导致输入频率上限降低且逻辑综合时比较耗资源。分频是数

7、字电子设计辅助的功能较多些，本身的输出大都没有什么意义，而使用的Xilinx公司的CPLD芯片xc95108就带有这些功能，就不考虑此种方法来设计电路。键盘DSPCPLD显示器所以我采用的主要方法和设计是利用VHDL硬件描述语言,通过ISM开发平台,建立各个模块，然后加以整合，使用Xilinx公司的CPLD,实现可预置任意系数奇偶分频，通过软件仿真图，在开发板上的数码管上实现频率的数字显示。在设计中，常常会遇到任意整数分频(偶数或奇数分频),还会遇到半整数分频、小数分频,以及具有时序关系的多路分频等。本次设计只做任意整数分频。偶数倍

8、（2N）分频使用一个模N计数器模块即可实现，即利用模N计数器从0开始对输入时钟的上升沿计数，计数值等于N时，输出时钟进行翻转，同时给计数器一个复位信号使之从0开始重新计数，以此循环即可。奇数倍（2N+1）分频占空比为X/(2N+1)或