基于VHDL彩灯控制器设计.doc

基于VHDL彩灯控制器设计 周婷 （重庆师范大学涉外商贸学院，中国重庆401520） 【摘要】随着计算机技术的飞速发展，EDA技术也有了巨大的发展，被广泛应用于电子、通信、医学、军事等各个领域。本文介绍了基于VHDL硬件描述语言设计彩灯控制器的思维与技巧，在MAX+plus开发工具软件中进行源文件的、逻辑综合、适配、仿真及编程下载。仿真和验证的结果表明，该设计方法切实可行，该判决器具有一定的实际应用性。 关键词eda;vhdl；彩灯控制器；max+plus 基金项目：重庆师范大学涉外商贸学院校级科研项目（KYxx008）。 作者简介：周婷（1988），重庆合川人，硕士研究生。 0引言 电子设计自动化（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为系统逻辑描述手段完成的设计文件，自动地完成逻辑优化和仿真测试，直至实现既定的电子线路系统功能1。由美国国防部主持开发的VHDL语言是一种可用于数字电路描述和综合的高级语言2，如果结合VHDL语言仿真电路进行仿真和验证，可以尽早发现电路设计中的错误，从而缩短开发的周期，降低开发成本，提高系统的设计效率。 VHDL语言是目前应用最广泛的硬件描述语言之一。它是一种人和机器都能理解的高级语言，与具体的硬件电路没有关系，具有较高的易读性。它支持层次化结构设计，从系统整体要求出发，从上至下逐层设计直到最终生成器件，完成电路系统。一个完整的VHDL程序包括有库、包集合、实体、结构体，另外还有配置块3。它的最大特点是将一项工程设计分成了内部和外部，工程可以是目标系统、电路模块甚至一个元件。其中外部是系统的端口；内部则是不可视部分，其功能用程序设计好后可直接调用。 1彩灯控制器的功能分析与设计 彩灯在生活中经常能够看到，并且给我们的生活增添了许多色彩。尤其在节假日，不仅闪烁着美丽耀眼的光芒，还能够烘托出节日的气氛。本文采用EDA技术，使用VHDL语言实现彩灯的控制。 在美国ALTERA公司的MAXPLUS平台上，使用VHDL硬件描述语言实现的彩灯控制电路的设计如下：在电路中以1代表灯亮，以0代表灯灭，由0、1按不同的规律组合代表不同的灯光图案，同时使其选择不同的频率，从而实现多种图案多种频率的花样功能显示。彩灯控制器的元件，Y15.0是彩灯控制器的输出端。reset是彩灯控制器的复位信号输入端，当复位信号reset=1时，彩灯状态会和s0相同;否则，当有时钟信号来临时，会根据程序设置显示出彩灯的亮灭状态。en是彩灯循环方式控制信号输入端，当en=0时，彩灯自左边第一个灯和中间分别向右边循环闪烁；当en=1时，彩灯自右边第一个灯和中间分别向左边循环闪烁；否则，彩灯会呈现熄灭状态。 2彩灯控制器VHDL语言设计 十六路彩灯显示系统控制器的主要VHDL语言程序代码如下所示： libraryieee; useieee.std_logic_1164.all; useieee.std_logic_arith.all; useieee.std_logic_unsigned.all; entitycolorlampis port(clk,reset,en:instd_logic; y:outstd_logic_vector(15downto0); end; architecturebehaofcolorlampis typestatesis(s0,s1,s2,s3,s4,s5,s6,s7); signalst:states; signalyn:std_logic_vector(15downto0); begin one:process(clk,reset) begin ifreset=1thenstststststststststst ifen=0thenyn=1000000010000000; elsifen=1thenyn=1000000010000000; elseyn ifen=0thenyn=0100000001000000; elsifen=1thenyn=0000000100000001; elseyn ifen=0thenyn=0010000000100000; elsifen=1thenyn=0000001000000010; elseyn ifen=0thenyn=0001000000010000; elsifen=1thenyn=0000010000000100; elseyn ifen=0thenyn=0000100000001000; elsifen=1thenyn=0000100000001000; elseyn ifen=0thenyn=0000010000000100; elsifen=1thenyn=0001000000010000; elseyn ifen=0thenyn=0000001000000010; elsifen=1thenyn=0010000000100000; elseyn ifen=0thenyn=00