【毕业学位论文】(Word原稿)基于EDA技术的多功能信号发生器的设计-控制理论与控制工程

哈尔滨理工大学学士学位论文 - I - 基于 术的多功能信号发生器的设计 摘要 在现代电子技术的研究及应用领域中，常常需要高精度且频率可调的信号源。随着通信技术的发展，频道的分布日趋密集，高精度、高稳定度的通信频率就显得更加重要。 本课题的研究 率可调数字信号发生器的设计方案和具体实现。按照发流程，采用 言对 行编程来实现 能。详细介绍了信号发生器得发展，数字波形的基本原理和波形发生器的设计过程。用 言编写了波形发生器的代码，进行了时序仿真，各模块都在逻辑综合工具进行了综合 ，完全符合设计要求，并编程下载到 D/A 转换器将波形数据转换成模拟数据，再通过低通滤波器输出。并且可以通过控制实验箱上的四个按键 ,能在示波器上观察到频率可调的正弦波、三角波、方波和锯齿波，频率范围是 10250 关键词 ： D/A 转换器；信号发生器；频率可调 A 哈尔滨理工大学学士学位论文 - n of is of to be is to DA DA is to DS in of of of of be by If by to be be to , be by on be on 050D/A 哈尔滨理工大学学士学位论文 - 1 - 目录 摘要 . I . 1 章 引言 . 3 述 . 3 号发生器的国内外发展状况 . 3 号发生器的分类 . 3 类信号发生器特点 . 4 统信号发生器的设计原理 . 4 模转换型信号发生器 . 4 文的主要研究内容 . 5 第 2 章 介与 础 . 6 介 . 6 . 6 传统的电 子电路设计方法到 . 6 . 8 . 9 件描述语言 . 13 述 . 13 . 13 . 14 第 3 章 多功能信号发生器的整体方案 . 16 述 . 16 字信号发生器的方案综述 . 16 接数字法 . 16 于相位累加器的直接数字合成法的工作原理 . 17 字波形生成的基础知识 . 17 储器与波形数据 . 17 形发生器的系统组成 . 18 功能信号发生器的总体系统方框图 . 19 第 4 章 的基本使用 . 20 述 . 20 在 P 上的安装设置 . 20 第 5 章 频率可调的多功能信号发生器 . 22 种波形产生模块 . 22 弦波产生的原理 . 22 哈尔滨理工大学学士学位论文 - 2 - 形数据产生器实现程序 . 23 据选择器模块 . 25 （小三号、黑体，段前 6 磅、段后 6 磅） 信号发生器 是一种常用的信号源，广泛应用于电子电路、自动控制和科学试验等领域 。它是一种为电子测量和计量工作提供符合严格技术要求的电信号设 备 。因此，信号发生器和示波器、电压表、频率计等仪器一样是最普通、最基本 的，也是应用最广泛的电子仪器之一，几乎所有的电参 量的测量都需要用到信号 发生器。 号发生器的国内外发展状况 信号发生器是一种历史最为悠久的测量仪器。早在二十年代，当电子设备刚开始出现时，它就出现了。随着通信和雷达技术的发展，四 十年代出现了主要用于测试各种接收机的标准信号发生器，使信号发生器从定性分析的测试仪器成为定量分析的测量仪器。同时还出现了可用来测试脉冲电路或用作脉冲调制器的脉冲信号发生器。由于早期的信号发生器机械结构比较复杂，功率比较大，电路比较简单 (与数字仪器、示波器等相比 )，因此发展速度较慢。直到1964年才出现 了第一台全晶体管的信号发生器。 自六十年代以来，信号发生器有了迅速的发展，出现了函数发生器、扫频信号发生器、合成信号发生器、 程控信号发生器 等新种类。各类信号发生器的主要性能指标也都有了大幅度的提高，同时在简 化机械结构、小型化、多功能等各方面也有了显著的进展 。 号发生器的分类 信号发生器的应用非常广泛，种类也相当繁多。首先，信号发生器可以分为通用和专用两大类。专用信号发生器主要是为了某种特殊的测量目的而研制的，如电视信号发生器、编码脉冲信号发生器等。这种发生器的特性是受测量对象的要求所制约的。其次，信号发生器按输出波形又可分为正弦波形发生器、脉冲信 号发生器、函数发生器和任意波形发生器等 。再次，按其产生频率的方法又可分为谐振法和合成法两种。一般传统的信号发生器都采用谐振法，即用具有频率选择性的回路来产生正弦 振荡，获得所需频率。但也可以通过频率合成技术来获得所需的频率。利用频率合成技术制成的信号发生器，通常被称为合成信号发 生器。 哈尔滨理工大学学士学位论文 - 4 - 。适合于不同的需求情况。按照不同的精度要求来选用信号发生器，既可以满足技术指标上的要求，又可以最大限度地控制成本。 现代电子 、计算机和信号处理等技术的发展，极大的促进了数字化技术在电子测量仪器中的应用，使原有的模拟信号处理逐步被数字信号处理所代替，从而扩充了仪器信号的处理能力，提高了信号测量的准确度、精度和变换速度，克服了模拟信号 处理的诸多缺点，数字信号发生器随之逐渐发展起来。采用高精度数字芯片设计数字信号发生器则成为当前比较流行的方式。 统信号发生器的设计原理 传统信号发生器的组成通常都有如下主要部分 :主振级、调制级、输出级、内调制振荡器、监视器和电源等。其原理图如图 图 模转换型信号发生器 数模转换型信号发生器基本原理是 :首先将连续正弦信号抽样并量化使之成为数字正弦信号存入 ，然后通过查表周期地读出这些数字样值并送往 D/A 转换器，最后经模拟低通滤波器平滑后 ，输出所需要的模拟正弦信号，其基本工作框图如下图 输出 图 模转换型信号发生器的工作框图 哈尔滨理工大学学士学位论文 - 5 - 现 在在理论上对数模转换型信号发生器进行精度分析，采用这种数字方式时，设每周期正弦信号的等间隔抽样点数为 N，读 的时钟频为 所产生的正弦信号频率 f=，因为 N 是确定的值，所以所产生正弦信号的频率准确度与稳定度完全由读码频率决定，而读码频率可由晶体 振荡器通过数字分频得到，晶体振荡器的输出精度能达到几十个 此数模转换型信号发生器有较高的频率准确度和稳定度。但是检验正弦信号的重要指标除了频率准确度和频率稳定度外，还有信噪比和谐波畸变两项。 数模转换型信号发生器的信噪比和谐波畸变主要取决于数模转换器的位数和精度，山于高位的数模转换器制造困难，造价较高，使得该类高精度的信号发生器制造成本很高，而且也限制了信号发生器精度的进一步提高。本文所设计的信号发生器就属于此类型。 文的主要研究内容 本文的主要研究内容包括以下 几 个方面 : 1. 电子设计自动化 (运用己成为一种潮流和趋势。本文对 行了简介，对 开发流程做了详细介绍，对硬件描述语言 2. 在理论上详细、深入探讨了 数字信号产生 的原理结合一些资料对它进行了分析，揭示了其中的一些规律。 3 在以上理论研究和分析的基础上，本文重点进行了基于 术 的 频率可调的 信号发生器的设计和实现。该系统的设计硬件部分由 D/A 转换器、低通滤波器。本课题没有采用 用芯片，而是用 言对 行编程来实现 哈尔滨理工大学学士学位论文 - 6 - 第 2章 介与 础 介 术 子设计自动化 )的简称。它是随着集成电路和计算机技术的飞速发展应运而生的一种高级、快速、有效的电子设计自动化工具。 具是以计算机的硬件和软件为基本工作平台，集数据库、图形学、图论与拓扑逻辑、计算数学、优化理论等多学科最新成果研制而成的计算机辅助设计通用软件包。数字系统的实现方法也经历了分立元件 及 飞速发展过程。为了体现系统的可靠性与通 用性，微处理器和专用集成电路 (渐取代了通用全硬件 电路。现场可编程逻辑门阵列（ 大量应用在电子系统设计中，这些器件给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，使得硬件的设计如同软件设计那样方便快捷。这一切极大地改变了传统数字系统设计的方法、设计过程，乃至设计观念。 一种实现电子系统或电子产品自动化设计的技术 ,，它与电子技术、微电子技术的发展密切相关，它吸收了计算机领域的大多数最新研究成果，以高性能的计算机作为 工 作平台，是 20 世纪 90 年代从 算机辅助设计 )、 算机辅助制造 )、 算机辅助测试 )和 算机辅助工程 )的概念发展起来的。 术就是以计算机为工具，在 件平台上，根据硬件描述语言 述的设计文件，自动地完成逻辑编译、化简、分割、综合及优化、布局布线、仿真、直至对于特定目标芯片的适配编译、 逻辑映射和编程下载等工作。设 计者的工作仅限于利用软件的方式完成对硬件功能的描述，在 具的帮助下和应用相应的 件，就可以得到最后的设计结果。尽管，目标器件是硬件，但整个设计和修改过程如同完成软件设计一样方便和高效。 术和可编程逻辑器件给今天的硬件系统设计者提供了强有力的工具，使得电子系统发生了质的变化。传统的“固定功能集成块 +连线”的设计方法正逐步地退出历史舞台，而基于芯片的设计方法正在成为现代电子系统的主流。 传统的电子电路设计方法到 术 传统的电子电路设计方法是将各种固定功能的 集成电路芯片、晶体管、电阻、电容等电子元件，通过引线或印刷电路板的连接构成电路系统。传统设计方法花费大量的时间和精力在元件选配和系统结构的可行性定位上。由于电路板一旦做成就无法修改，所以要反复对设计的电路进行安装、测试、修改，不仅过程繁杂，而且还要使用各种测试仪器。做成的电路系统器件多、体积大性能也难以如愿。 哈尔滨理工大学学士学位论文 - 7 - 现代电子设计方法以可编程器件为基片，使用计算机，通过软件编程对芯片的结构和数据进行构造，还可以在线进行仿真、测试和编程下载，这种技术称为电子设计自动化 (术。 术使得硬件的设计可以如 同软件设计那样方便快捷。这种变革为电路系统，尤其是数字电路系统的设计带来了极大的灵活性，极大地改变了传统的电路系统设计方法、设计过程，乃至设计观念。 与传统设计方法相比， (1)采用原理图、状态图和硬件描述语言 (入用 数字电子系统进行抽象的行为与功能描述以及具体的内部线路结构描述，从而可以在电子设计的各个阶段、各个层次进行计算机模拟验证，保证设计过程的正确性；它可以降低设计成本，缩短设计周期。 (2)库 (引入 具之所以能够完成各种 自动设计过程 ,关键是有各类库的支持，如逻辑仿真时的模拟库、逻辑综合时的综合库、版图综合时的版图库、测试综合时的测试库等。这些库文件都是 计 公司半导体生产厂商紧密合作、共同开发的。 (3)设计文档的管理 某些 言也是文档型的语言 (如 极大地简化了设计文档的管理； (4)强大的系统建模、电路仿真功能 术中最有特征的功能是日益强大的逻辑设计 仿真测试技术， 真测试技术只需通过计算机 ,就能对所设计的电子系统完成一系列准确的测试与仿真操作，在实际系统的安装后，还能对目标器 件进行边界扫描测试 。这一切都极大地提高了电子设计 的自动化程度。 (5)具有自主知识产权 无论传统的应用电子系统设计得如何完美，都没有自主知识产权可言，因为系统中的关键性器件并非出自设计者之手，这将导致该系统的应用直接受到限制，如该系统中某关键器件失去供货来源等。而基于 术的设计则不同，由于使用 达的设计在实现目标方面有很大的可选性，它既可以用不同的通用 现，也可以直接以 实现，设计者拥有完全的自主权 ,不再受制于人。 (6)开 发技术的标准化、规范化以及 的可 利用性 , 传统的电子设计方法至今没有任何标准加以规范。以单片机或 发为例，每一次新的开发 ,必须选用具有更高性价比和更适合设计项目的处理器，但由于不同的处理器的结构、语言和硬件特性有很大差异，设计 者每一次都必须重新学习相关的知识，如重新了解器件的结构和电气特性 ，重新设计该处理器的功能软件，其至要重新购置并了解新购置的开发系统和编译软件。 术则不同、它的设计语言是标准化的，不会由子设计对象的不同而改变；它的开发上具是规范化的， 件平台支持任何标准化的设计语言；它的设计成果具有通用性 规范的接口协议，具有良好的可移植与可测试性。 (7)适用于高效率的自顶向下设计方法 术的优势之一就是能将所有设计环节纳入统一的自顶向下的设计方案中。而传统的电子设计技术中，由于没有规范的设计工具和表达方式，无法进行这种先进的设计流程，只能采用 哈尔滨理工大学学士学位论文 - 8 - 自底向上的设计方法。 (8)全方位利用计算机进行自动设计、仿真和测试技术、计算机边界扫描技术。 (9)对设计者的硬件知识和硬件经验要求低 ， 术的标准化和 设计平台对具体硬件的无关性，使设计者能更大程度地将自己的精力集中在 设计项目性能的提高和成本的降低上。 (10)高速性能好 软件方式控制操作和运算，其系统速度显然大与纯硬件系统相比，因为软件是通过顺序执行指令的方式来完成控制和运算步骤的，而 言描述的系统是以并行方式工作的。以对 A D 进行数据取样控制为例，取样周期包括对 作时序的控制以及将每一次获得的数据存入 。工作于 12 振频率的 列单片机对 A D 控制的取样频率为 20 下，即约每秒两万次。但若用 计的状态机来完成同样的工作，只需两个状态即可完成一次取样 ，状态间转换的时间仅为一个时钟周期。如果 工作频率是 100 取样速度达 50 可见 ,掌握 术无疑将会成为现代电子工程师的基本要求。 编程逻辑器件原理与结构 可编程逻辑器件英文名字 可分为简单的 复杂的 单的 为： 杂的 编程逻辑器件 现场可编程逻辑门阵列 70 年代时可能只有 件。 件是一次性的， 基础上可以反复使用。 80 年代中期推出了 在 基础上推出了 始时不能电擦除，用紫外线擦除编程后，再插到系统上，叫不在系统内编程。有了电擦除电编程后才有系统内编程，到 90 年代发展到内嵌复杂功能 满足系统级的要求。 现场可编程门阵列 须有三种可编程的资源。首先， I 0 可编程，用户可以设置引脚是输入还是输出，是 平还是 平，可决定是否有上拉或信号激变，以及速率的快慢。其次，逻辑可编程，即中间排成行和列的逻辑单元可编程，可以实现组合逻辑电路和时 序逻辑电路，在逻辑模块里有 实现组合逻辑和集成的元件触发器；再次，互连线资源可编程，在贯穿行和列的逻辑块之间，分布了很多的互连线，这些互连线可编程。用某些连线、以一定的方式把各种功能连接起来实现设计需要，就构成了 据逻辑实现和可编程方式的不同， 为两类：一，逻辑用查找表来实现，编程通过 找表结构：二，逻辑通过多路开关实现，编程通过熔丝的通断实现，称为多路开关反熔丝结构，或者说是反熔丝的多路开关结构。采用找表结构的 商有 ； 是采用反熔丝多路开关结构的代表厂商。当前， 泛应用于各种终端领域，如消费电子、通信、工业自动化、工业应用、计算机以及汽车电子等。针对低功耗要求， 取措施降低动态功耗，提高性能。静态功耗 哈尔滨理工大学学士学位论文 - 9 - 漏泄电流主要因工艺产生，动态功耗 P=电压的平方成正比，跟频率成正比，跟分布电容 C 成正比，频率的增加会提高功耗。降低功耗的方法是简化系统的发热设计，并简化供电的系统设计。 英文 缩 写，即现场可编程门阵列，它是在 可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路（ 域中的一种半定制电路而出现的，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。 用了逻辑单元阵列 样一个新概念，内部包括可配置逻辑模块 输出输入模块 内部连线（ 个部分。 基本特 点主要有： (1）采用 计 路，用户不需要投片生产，就能得到合用的芯片。 (2） (3） (4） 路中设计周期最短、开发费用最低、风险最小的器件之一。 (5） 用高速 艺，功耗低，可以与 平兼容。可以说， 片是小批量系统提高系统集成度、可靠性的最佳选择之一。目前品种很多，有 列、 司的 列、 司的 由存放在片内 的程序来设置其工作状态的，因此，工作时需要对片内的 行编程。用户可以根据不同的配置模式，采用不同的编程方式。加电时， 片将 数据读入片内编程 ，配置完成后，入工作状态。掉电后， 复成白片，内部逻辑关系消失，因此，够反复使用。 编程无须专用的 程器，只须用通用的程器即可。当需要修改 能时，只需换一片 可。这样，同一片 同的编程数据，可 以产生不同的电路功能。因此， 多种配置模式：并行主模式为一片 一片 从模式可以支持一片 程多片 行模式可以采用串行程 设模式可以将 为微处理器的外设，由微处理器对其编 译。 发过程 一、自顶向下的设计方法 1传统的电子设计方法是自底向上 在传统的电子设计方法里，通常是先确定系统最底层的电路模块，然后将这些电路模块按照主系统的功能要求组合成更大规模的模块。这样，由下而上逐步推 进，直至完成整个系统的目标设计。在自底向上的设计方法中，首先决 哈尔滨理工大学学士学位论文 - 10 - 定的是选用何种器件和规格，如使用 74 系列的 件、 000 系列的器件、某种存储器 个规格的 后将它们构成功能模块，如取样模块、信号处理模块、数码变换模块等，最后完成整个电路系统的设计。 2 在 术中，首选的设计方法是自顶向下，逐步求精的方法。设计者通过 先从高抽象级别的行为描述、功能描述升始逐步向下展开，完成电路的设计。之后，将电路设计文件 变成硬件电路的整个过程基本上是计算机自动完成的。 自顶向下的设计方法包括下列步骤： (1)分析设计任务，建立 型 建模的目标是利用 真器对整个系统进行行为仿真。如果最终的目标系统中包含除 外的其他电路芯片，如单片机、 也同样将它们建立一个完整的系统行为模型进行整体仿真。现在 ,已有许多公司可以提供各类流行器件的 型，如 8051单片机等。利用这些模型可以将整个电路系统组装在一起进行行为级仿真，以便得到系统性能的评估。 (2)为仿真 对顶层系统的行为模型进行仿真检查其正确性，并根据结果进行修改完善。这一步只对系统的行为功能进行验证，并不与最终硬件电路对应 . (3) 它将 (4)前端功能仿真 它对 (5)逻辑综合 它将 (6)功能仿真 它对设计电路的逻辑功能进行模拟测试，检查是否满足设计功能要求，功能仿真通过 (7)结构综合 它将逻辑综合中生成的表示逻辑连接关系的网表文件，结合目标硬件环境调用标准单元电路、进行布局布线、结构优化配置，实现具体的门级电路。 (8)时序仿真 它对布局布线后的门级电路作时序测试 ,查检电路的延时。 (9)硬件测试 它对生成的硬件电路作测试，验证设计的正确性。 二、 在了解了自顶向下的设计方法之后，究竟如何将 应用电路？这里概述基本的开发流程以及在开发过程中的各个阶段需要用到的工具软件。 图 明了 片应用开发的基本流程，共分为五个步骤：即图形或文本编辑输入、综合 (编译 )、适配、功能仿真及时序仿真、编程下载，最后得到设计电路的专用芯片。 哈尔滨理工大学学士学位论文 - 11 - 图形输入 /文本输入 综 合 适 配 编程下载 实现含设计电路芯片 功能 /时序仿真 图 1图形或文本输入 图形输入包括原理图、状态图和波形图 (有的开发软件不支持波形图输入 )。状态图输入法就是在 具的状态图编辑器上绘制状态图，由 译器将其综合成电路网表。波形图输入就是直接输入设计电路的输入信 号和输出信号波形，然后由 件作编译。原理图输入是一种常用的这本的输入 方法。利用元件库中的图形符号和连接线在 件的图形编辑器中作出设计原理图，各种 件都设置了具有各种电路元件的元件库，包含各种门电路、触发器、锁存器、计数器、各种中规模电路、各种功能较强的宏功能块等 ,用户只要点击这些器件就能调入 图形编辑器中。 利用原理图输入 虽然直观、方便，不需要增添新的知识 ,但也存在许多缺点： (1)设计方法未标准化，不同的 件对图形处理的规则、存档格式和编译方式都不同，所以缺乏文件兼容性和互换 性 ，不便于互 换、移植 ； (2)功能复杂的原理图电路易读性差、排错困难，一旦设计完成，调整和升级不易实 现 ；(3)由于原理图中的元件和电路结构是确定的，留给 件综合器和适配器的优化选择空间有限，不能最大限度发挥 术的优越性 ； (4)原理图输入 的设计方法实际上是以选取库中的元件和模块电路为中心、因此谈不上建立行为模型，也无法实现真正意义上的自顶向下的设计方法。 本输入将某种硬件 哈尔滨理工大学学士学位论文 - 12 - 描述语言，如 源程序进行编辑输入 。这是一种通用的有效方法 。 克服了原理图输入的所有弊端，能有效地发挥 任何 件都具有设计输入 编辑器，可以接受以上各种语言文本输入方式。 2 综合 综合是将行为和功能层次表达的电子系统转化为低层次模块的组合。用术设计电路的过程是从高层次的行为描述开始 。 以得到最低层的配置网表文件结束，其间共经过了多次综合。 自然语言综合 从自然语言描述转换为 寄存器级 (合一 从行为描述转换为结构描述。 逻辑综合 从结构描述转化为逻辑门和触发器的表示。 结构综合 从逻辑门表示转换 为版图表示或 一般来说，综合是针对 说的，即将 述的模型、算法、行为和功能描述转换为、 本结构相对应的网表文件，即构成对应的映射关系。综合过程由 具的综合器完成，综合器将 本、原理图或状态图描述进行编译、优化、转换和综合，最终得到门级电路或网表文件。综合过程中，必须针对给定的硬件芯片和约束控制条件，这些约束条件规定了综合所要达到的速度、面积、性能等条件。 3适配 适配就是前面所说的结构综合。适配由 件的适配 器完成，适配器真，同时产生的编程下载文件则用于编程下载。将综合器产生的网表文件配置到指定的目标器件中，最终产生下载文件，如 式文件。适配完成后可以利用适配器产生的仿真文件作时序仿 真 ，同时产生的编程下载文件则用于编程下载。 在具体进行编程下载前， 具中的仿真器能对适配生成的结果进行模拟测试，这种模拟测试称为仿真。仿真分为功能仿真和时序仿真两种。 功能仿真就是对输入 到 发系统中的设计电路的逻辑功能进行模拟测试，看其是否满 足设计要求， 通常是通过波形图直观地显示输入 信号和输出信号之间的关系。功能仿真可以在设计的不同层次实施，但最好在设计项目编程后，但尚未进行综合和适配前实施功能仿真，以便及早发现和修改设计错误。 时序仿真 在针对目标器件进行适配之后进行，时序仿真接近真实器件的特性进行， 能精确给出输人与输出之间的信号延时数据。 5编程下载 将适配生成的下载文件或配置文件通过编程器或 下载电缆下载到 的过程称为编程下载。通常，将对 下载称为编程 (对的 行直接下载称为配 置 (而对 下载和对用配置 下载仍称为编程。经过编程下载后， 变成了具有所设计的电路系统的专用集成电路芯片。 哈尔滨理工大学学士学位论文 - 13 - 件描述语言 件描述语言已成为当今以及未来电子设计自动化 (决方案的核心，特别是对于深亚微米复杂数字系统的设计。硬件描述语言 有独特的作用，在数字电子电路的设计中具有硬件描述能力强、设计方法灵活等优点。 述 硬件描述语言 一种对于数字电路 和系统进行性能描述和模拟的语言，在 20 世纪 70 年代已经在学术界开始使用。使用硬件描述语言可以在数字系统的设计阶段对系统的性能进行描述和模拟，缩短硬件设计的时间，减少硬件设计的成本，是一种很有推广价值的设计方法。但当时硬件描述语言的品种相当多，互相都不能通用，语言本身的性能也不够完善，影响了这种设计工具的推广使用。 这种情况一直到 言开始研究和应用后，才逐渐改变。 美国国防部在 20 世纪 80 年代中期开始推出的一种通用的硬件描述语言。当时他们的一个主要研究项目是超高速集成电路（ 研究一种新的硬件描述语言也是这个项目的需要，所以取这个项目名称的第一个字母 V，将这种硬件描述语言命名为 言原来只是美国国防部的一种标准，到了 1987 年就被 会接受为硬件描述语言的标准，即 了 1993 年又被 一步修改，发布为新的标准： 样， 开始在世界范围内得到推广和使用了。 言的特点 美国国防部在进行 言设计的时候就要求这种硬件描述语言应该满足数字系 统自动设计全过程的需要，在每个设计阶段都可以用这种语言来进行描述，而不是在不同的阶段要使用不同的描述语言。现在看来，这个要求已经实现。 言具有很强的电路描述和建模能力，能够从众多层次对数字系统进行建模，从高层次的行为描述到低层次的 述以及门级结构描述都能实现，尤其是系统级的描述能力是其他硬件语言无法相比的。 确定为 准，是国际通用的硬件描述语言。用 计电路不用硬件电路元件的支配，与 开发软件平台无关，具有很强的通用性。即不管应用哪个厂家的可编程器件，也不管应用哪一种开发软件都能支持 计，便于交流、互换和资源共享。 用 计电路，可以采用自顶向下、自底向上和混合方法三种形式，尤其是自顶向下的设计方法是 哈尔滨理工大学学士学位论文 - 14 - 修改 计的电路，很大程度上只是修改程序，因此，容易实现电路的更新改造和升级，不断溶入最新技术，使电路具有良好的适应性。 懂 用 次清晰、结构明确 、易读易懂。 传统的电子设计技术通常是自底向上的，即首先确定构成系统的最底层的电路模块或结构和功能，然后根据主系统的功能要求，将它们组合成更大的功能块，使它们的结构和功能满足高层系统的要求。以此流程，逐步向上递推，直到完成整个目标系统的设计。在这种设计过程中的任一时刻，最底层目标器件的更换，或某些技术参数不满足总体要求，或缺货，或由于市场竞争的变化，临时提出降低系统成本，提高运行速度等等不可预测的外部因素 ,都将可能使前面的工作前功尽弃 ,工作又得重新开始。因此，在某些情况下 ，自底向上的设计方法是一种低效、低可能性、费时费力、且成本高昂的设计方法。 基本结构 一个完整的 言程序通常包含四个部分：设计实体、配置、程序包和库。其中设计实体是 计的基本单元。它可以是任意电路模型描述，简单的可以是单个逻辑门电路，复杂的可以是一个微处理器。 1实体说明。实体说明规定设计实体的输入 /输出（ I/O）端口，如端口的数目、端口的方向和端口的类型。实体说明也可以定义参数，并把参数从外部传入模块内部。其一般格式如下： 体名 属表）； 口表）； 体名； 2结构体。结构体描述设计实体的结构或行为，把设计实体的输入和输出之间的关系建立起来。结构体的描述格式为： 构体 体名 定义语句