eda课程设计-基于vhdl的hdb3编译码器的设计

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1、EDA课程设计---基于VHDL的HDB3编译码器的设计课题：基于VHDL的HDB3编译码器的设计指导老师：姓名：学号:28目录1绪论31.1可编程逻辑器件概述31.1.1可编程逻辑器件的发展历程31.1.2可编程逻辑器件的特点31.1.3可编程逻辑器件的一般设计流程41.1.4现代数字系统的设计方法61.2VHDL语言概述71.2.1VHDL语言介绍71.2.2语言特性、功能与特点81.2.3TOP-DOWN的设计思想简介92HDB3码介绍112.1数字基带信号112.2NRZ，AMI，HDB3码之间的对应关系112.3HDB3码的编/

2、译码规则123用VHDL语言设计HDB3编码器143.1HDB3编码器实现的基本原理143.2HDB3编码器的设计过程143.3HDB3编码器仿真波形234用VHDL语言设计HDB3译码器244.1HDB3解码器实现的基本原理244.2HDB3解码器仿真波形255.单/双极性变换的硬件实现265.1单/双极性变换的硬件实现266　总结276.1系统设计思路小结276.2课程设计存在的问题及不足28参考文献292828基于VHDL语言的HDB3码编/解码器设计1绪论1.1可编程逻辑器件概述1.1.1可编程逻辑器件的发展历程从20世纪60年代

3、开始，数字集成电路经历了小规模集成电路(SSI-SmallScaleInteration，几十到几百门)，中规模集成电路(MSI-MediumScaleIntegration，几百到几千门)，大规模集成电路(LSI-LargeScaleIntegration，几千到几万门)，超大规模集成电路(VLSI-VeryLargeScaleIntegration，几百万门以上)等几个发展阶段。在此期间先后出现了各种不同类型的数字集成电路，从大的方面可以将它们分为三种类型。1.标准逻辑器件即中小规模集成电路，如TTL工艺的54/74系列和CMOS工艺

4、的CD4000系列的各种逻辑门，触发器，译码器，多路转换器，计数器和寄存器等逻辑器件就属于这一类。标准器件的生产批量大，成本低，价格便宜。由于其功能完全确定，版图设计时可将精力投入到提高性能上，因此这种器件的工作速度一般都很快。它是传统数字系统设计中使用的主要器件，但集成度不高,用它设计的系统器件多，功耗大，而且印刷电路版走线复杂，焊点多，致使系统的可靠性降低。应为用户无法修改这类器件的功能，使得修改设计时比较麻烦，改动系统中的一个器件往往就需要重新设计印刷电路。2.由软件配置的集成电路器件20世纪70年代以后陆续推出了由软件配置的微处理

5、器(CPU)和单片机等逻辑器件，它们较好的弥补了上述标准逻辑器件的缺陷。这类器件集成度高，逻辑功能可由软件自由配置，因而由它们构成的数字系统灵活性大大增强。但这类器件的工作速度比较底，不能直接用于速度要求特别严格的场合。另外，这类逻辑器件通常需要有若干标准逻辑器件搭成的外围电路才可以工作，所以硬件规模也较大。3.专用集成电路ASIC(ApplicationSpecificIntergrated28基于VHDL语言的HDB3码编/解码器设计Circuits)ASIC的出现在一定程度上克服了上述两种逻辑器件的某些缺点。ASIC是为了满足一种或

6、几种特定功能而设计并制造的集成电路芯片，他的密度一般都很高，一片ASIC芯片就能取代一块有若干中小规模集成电路芯片搭成的印刷电路板，甚至一个完整的数字电路系统也能用一片ASIC芯片实现。因此，使用ASIC能大大减小系统的硬件规模，降低系统功耗，提高系统可靠性，保密性和工作速度。ASIC按制造方法又可分为全定制(FullCustom)产品，半定制(Semi-custom)产品和可编程逻辑器件(PLD)。(1)全定制产品全定制的ASIC芯片的各层掩膜都是按特定的电路功能专门制造的。设计人员从晶体管的版图尺寸，位置和互连线开始设计，以求达到芯片

7、面积利用率高，速度快，功耗低的最优性能。要经过电路设计，逻辑模拟，版图设计和集成电路的各道生产工序才能制造出符合要求的专用集成电路芯片。它的设计制作成本高，周期长，还带有较大的风险性，一旦设计失误就会浪费大量自己与设计时间，因此全定制的专用集成电路只在特大批量生产的情况下才适用。(2)半定制产品半定制产品是一种约束性设计方式。约束的主要目的是简化设计，缩短设计周期和提高芯片成品率。半定制ASIC芯片上的单元电路是由器件生产厂家预先作好的，只剩下金属连接层的掩摸有待按用户的具体要求进行设计与制造。母片通用性较强，可以大批量生产，因而成本较低

8、。设计半定制ASIC芯片时，用户根据设计要求及所选母片的结构设计出连线版图，在交器件生产厂家布金属连接线。最常见的半定制ASIC有门阵列，门海和标准单元等。半定制ASIC与全定制ASIC相比，