基于FPGA的等精度频率计的设计

兰州交通大学毕业设计（论文）I摘草鱼草鱼要草鱼伴随着集成电路IC技术的发展，鲤鱼电子设计自动化EDA逐渐成为重要的设计手段，鲤鱼已经广泛应用于模拟与数字电路系统等许多领域。草鱼电子设计自动化是一种实现电系统或电子产品自动化设计的技术，鲤鱼它与电子技术、PORK微电子技术的发展密切相关，鲤鱼它吸收了计算机科学领域的大多数最新研究成果，鲤鱼以高性能的计算机作为工作平台，鲤鱼促进了工程发展。草鱼草鱼数字频率计是一种基本的测量仪器。草鱼它被广泛应用与航天、PORK电子、PORK测控等领域。草鱼采用等精度频率测量方法具有测量精度保持恒定，鲤鱼不随所测信号的变化而变化的特点。草鱼本文首先综述了EDA技术的发展概况，鲤鱼FPGA/CPLD开发的涵义、PORK优缺点，鲤鱼VHDL语言的历史及其优点，鲤鱼概述了EDA软件平台QUARTUS；PORK然后介绍了频率测量的一般原理，鲤鱼利用等精度测量原理，鲤鱼通过FPGA运用VHDL编程，鲤鱼利用FPGA现场可编程门阵列芯片设计了一个8位数字式等精度频率计，鲤鱼该频率计的测量范围为0100MHZ,利用QUARTUS草鱼集成开发环境进行编辑、PORK综合、PORK波形仿真，鲤鱼并下载到CPLD器件中，鲤鱼经实际电路测试，鲤鱼仿真和实验结果表明，鲤鱼该频率计有较高的实用性和可靠性。草鱼草鱼草鱼草鱼关键词电子设计自动化；PORKVHDL语言；PORK频率测量；PORK数字频率计草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼ABSTRACT草鱼兰州交通大学毕业设计（论文）IITHE草鱼ELECTRONIC草鱼DESIGN草鱼AUTOMATION草鱼EDA草鱼TECHNOLOGY草鱼HAS草鱼BECOME草鱼AN草鱼IMPORTANT草鱼DESIGN草鱼METHOD草鱼OF草鱼ANALOG草鱼AND草鱼DIGITAL草鱼CIRCUIT草鱼SYSTEM草鱼AS草鱼THE草鱼INTEGRATED草鱼CIRCUITS草鱼GROWING草鱼THE草鱼EDA草鱼TECHNOLOGY,草鱼WHICH草鱼IS草鱼CLOSELY草鱼CONNECTED草鱼WITH草鱼THE草鱼ELECTRONIC草鱼TECHNOLOGY,草鱼MICROELECTRONICS草鱼TECHNOLOGY草鱼AND草鱼COMPUTER草鱼SCIENCE,草鱼CAN草鱼BE草鱼USED草鱼IN草鱼DESIGNING草鱼ELECTRONIC草鱼PRODUCT草鱼AUTOMATICALLY草鱼草鱼DIGITAL草鱼FREQUENCY草鱼METER草鱼IS草鱼A草鱼BASIC草鱼MEASURING草鱼INSTRUMENTS草鱼IT草鱼IS草鱼WIDELY草鱼USED草鱼IN草鱼AEROSPACE,草鱼ELECTRONICS,草鱼MONITORING草鱼AND草鱼OTHER草鱼FIELDS草鱼WITH草鱼EQUAL草鱼PRECISION草鱼FREQUENCY草鱼MEASUREMENT草鱼ACCURACY草鱼TO草鱼MAINTAIN草鱼A草鱼CONSTANT,草鱼AND草鱼NOT草鱼WITH草鱼THE草鱼MEASURED草鱼SIGNAL草鱼VARIESWE草鱼FIRSTLY草鱼PRESENT草鱼SOME草鱼BACKGROUND草鱼INFORMATION草鱼OF草鱼EDA,草鱼FPGA/CPLD,VHDL草鱼AND草鱼THE草鱼EDA草鱼SOFTWARE草鱼PLATFORM草鱼QUARTUS草鱼IN草鱼THIS草鱼THESISPORKTHEN草鱼INTRODUCED草鱼THE草鱼GENERAL草鱼PRINCIPLE草鱼OF草鱼FREQUENCY草鱼MEASUREMENT,草鱼UTILIZATION草鱼OF草鱼PRECISION草鱼MEASURING草鱼PRINCIPLE,草鱼USING草鱼VHDL草鱼PROGRAMMING,草鱼USE草鱼OF草鱼FPGA草鱼FIELD草鱼PROGRAMMABLE草鱼GATE草鱼ARRAY草鱼CHIP草鱼DESIGN草鱼SUCH草鱼AS草鱼THE草鱼PRECISION草鱼OF草鱼A草鱼DIGITAL草鱼FREQUENCY草鱼METER,草鱼THIS草鱼FREQUENCY草鱼METERS草鱼MEASURING草鱼RANGE草鱼IS草鱼0100MHZ,USE草鱼QUARTUS草鱼INTEGRATED草鱼DEVELOPMENT草鱼ENVIRONMENT草鱼FOR草鱼EDITING,草鱼SYNTHESIS,草鱼WAVE草鱼SIMULATION,草鱼AND草鱼DOWNLOAD草鱼TO草鱼THE草鱼CPLD草鱼DEVICE,草鱼BY草鱼THE草鱼ACTUAL草鱼CIRCUIT草鱼TESTING,草鱼SIMULATION草鱼AND草鱼EXPERIMENTAL草鱼RESULTS草鱼SHOW草鱼THAT草鱼THE草鱼FREQUENCY草鱼METER草鱼HAS草鱼HIGH草鱼PRACTICAL草鱼AND草鱼RELIABILITY草鱼KEYWORDS草鱼ELECTRONIC草鱼DESIGN草鱼AUTOMATION,VHDL,草鱼FREQUENCY草鱼MEASUREMENT,DIGITAL草鱼FREQUENCY草鱼METER草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼草鱼兰州交通大学毕业设计（论文）III目草鱼录草鱼摘草鱼草鱼要I草鱼ABSTRACTII草鱼目草鱼录III草鱼1草鱼草鱼绪草鱼论1草鱼11草鱼草鱼电子设计自动化EDA发展概述2草鱼111什么是电子设计自动化EDA草鱼2草鱼112EDA的发展历史2草鱼12草鱼草鱼基于EDA的FPGA/草鱼CPLD开发4草鱼121FPGA/CPLD简介4草鱼122用FPGA/CPLD进行开发的优缺点5草鱼13草鱼草鱼硬件描述语言HDL7草鱼131VHDL语言简介7草鱼132利用VHDL语言开发的优点8草鱼14草鱼草鱼QUARTUSII概述9草鱼2草鱼草鱼频率测量11草鱼21草鱼草鱼数字频率计工作原理概述11草鱼22草鱼草鱼测频原理及误差分析12草鱼231常用测频方案12草鱼232等精度测频原理12草鱼233误差分析13草鱼本章小结14草鱼3草鱼草鱼数字频率计的系统设计与功能仿真15草鱼31草鱼草鱼系统的总体设计15草鱼32草鱼草鱼信号源模块16草鱼33草鱼草鱼分频器17草鱼34草鱼草鱼测频控制信号产生器18草鱼35草鱼草鱼锁存器19草鱼36草鱼草鱼十进制计数器19草鱼37显示模块20草鱼371显示模块设计20草鱼兰州交通大学毕业设计（论文）IV372显示电路21草鱼373译码器22草鱼本章小结22草鱼结草鱼草鱼论23草鱼致草鱼草鱼谢24草鱼参考文献25草鱼附录一草鱼草鱼频率计顶层文件26草鱼附录二草鱼草鱼信号源模块源程序27草鱼附录三草鱼草鱼分频器源程序28草鱼附录四草鱼草鱼测频控制信号发生器源程序30草鱼附录五草鱼草鱼32位锁存器源程序32草鱼附录六草鱼草鱼有时钟使能的十进制计数器的源程序33草鱼附录七草鱼草鱼显示模块源程序35草鱼兰州交通大学毕业设计（论文）11草鱼草鱼绪草鱼论草鱼21世纪人类将全面进入信息化社会，鲤鱼对微电子信息技术和微电子VLSI基础技术将不断提出更高的发展要求，鲤鱼微电子技术仍将继续是21世纪若干年代中最为重要的和最有活力的高科技领域之一。草鱼而集成电路IC技术在微电子领域占有重要的地位。草鱼伴随着IC技术的发展，鲤鱼电子设计自动化ELECTRONIC草鱼DESIGN草鱼AUTOMATION,草鱼草鱼EDA己经逐渐成为重要设计手段，鲤鱼其广泛应用于模拟与数字电路系统等许多领域。草鱼草鱼EDA是指以计算机大规模可编程逻辑器件的开发软件及实验开发系统为设计工具，鲤鱼通过有关开发软件，鲤鱼自动完成用软件方式设计的电子系统到硬件系统的逻辑编译、PORK逻辑化简、PORK逻辑分割、PORK逻辑综合及优化、PORK逻辑布局布线、PORK逻辑仿真，鲤鱼直至对于特定目标芯片的适配编译、PORK逻辑映射、PORK编程下载等工作，鲤鱼最终形成集成电子系统或专用集成芯片的一门新技术1。草鱼草鱼VHDL（超高速集成电路硬件描述语言）是由美国国防部开发的一种快速设计电路的工具，鲤鱼目前已经成为IEEE（THE草鱼INSTITUTE草鱼OF草鱼ELECTRICAL草鱼AND草鱼ELECTRONICS草鱼ENGINEERS）的一种工业标准硬件描述语言。草鱼相比传统的电路系统的设计方法，鲤鱼VHDL具有多层次描述系统硬件功能的能力，鲤鱼支持自顶向下（TOP_DOWN）和基于库（LIBRARYBASED）的设计的特点，鲤鱼因此设计者可以不必了解硬件结构。草鱼从系统设计入手，鲤鱼在顶层进行系统方框图的划分和结构设计，鲤鱼在方框图一级用VHDL对电路的行为进行描述，鲤鱼并进行仿真和纠错，鲤鱼然后在系统一级进行验证，鲤鱼最后再用逻辑综合优化工具生成具体的门级逻辑电路的网表，鲤鱼下载到具体的CPLD器件中去，鲤鱼从而实现可编程的专用集成电路（ASIC）的设计。草鱼草鱼数字频率计是数字电路中的一个典型应用，鲤鱼实际的硬件设计用到的器件较多，鲤鱼连线比较复杂，鲤鱼而且会产生比较大的延时，鲤鱼造成测量误差，鲤鱼可靠性差。草鱼随着复杂可编程逻辑器件（CPLD）的广泛应用，鲤鱼以EDA工具作为开发手段，鲤鱼运用VHDL语言。草鱼将使整个系统大大简化。草鱼提高整体的性能和可靠性。草鱼草鱼数字频率计是通信设备、PORK音、PORK视频等科研生产领域不可缺少的测量仪器。草鱼采用VHDL编程设计实现的数字频率计，鲤鱼除被测信号的整形部分、PORK键输入部分和数码显示部分外，鲤鱼其余全部在一片FPGA芯片上实现。草鱼整个系统非常精简，鲤鱼且具有灵活的现场可更改性。草鱼草鱼本文用VHDL在CPLD器件上实现一种8草鱼位数字频率计测频系统，鲤鱼能够用十进制数码显示被测信号的频率，鲤鱼不仅能够测量正弦波、PORK方波和三角波等信号的频率，鲤鱼而且能兰州交通大学毕业设计（论文）2对其他多种频率信号进行测量。草鱼具有体积小、PORK可靠性高、PORK功耗低的特点。草鱼草鱼11草鱼草鱼电子设计自动化EDA发展概述草鱼111什么是电子设计自动化EDA草鱼草鱼在电子设计技术领域，鲤鱼可编程逻辑器件如PLD,草鱼草鱼GAL的应用，鲤鱼已有了很好的普及。草鱼这些器件为数字系统的设计带来极大的灵活性。草鱼由于这类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，鲤鱼使得硬件的设计可以如同软件设计那样方便快捷。草鱼这一切极大地改变了传统的数字系统设计方法、PORK设计过程、PORK乃至设计观念。草鱼纵观可编程逻辑器件的发展史，鲤鱼它在结构原理、PORK集成规模、PORK下载方式、PORK逻辑设计手段等方面的每一次进步都为现代电子设计技术的革命与发展提供了不可或缺的强大动力。草鱼随着可编程逻辑器件集成规模不断扩大，鲤鱼自身功能的不断完善和计算机辅助设计技术的提高，鲤鱼在现代电子系统设计领域中的EDA便应运而生了。草鱼草鱼电子设计自动化EDA是一种实现电子系统或电子产品自动化设计的技术，鲤鱼它与电子技术、PORK微电子技术的发展密切相关，鲤鱼吸收了计算机科学领域的大多数最新研究成果，鲤鱼以高性能的计算机作为工作平台，鲤鱼是20世纪90年代初从草鱼CAD计算机辅助设计、PORKCAM计算机辅助制造、PORKCAT计算机辅助测试和CAE计算机辅助工程的概念发展而来的。草鱼EDA技术就是以计算机为工具，鲤鱼在EDA软件平台上，鲤鱼根据硬件描述语言HDL完成的设计文件，鲤鱼自动地完成逻辑编译、PORK化简、PORK分割、PORK综合及优化、PORK布局线、PORK仿真，鲤鱼直至对于特定目标芯片的适配编译、PORK逻辑映射和编程下载等工作。草鱼设计者的工作仅限于利用软件的方式来完成对系统硬件功能的描述，鲤鱼在EDA工具的帮助下和应用相应的FPGA/CPLD器件，鲤鱼就可以得到最后的设计结果。草鱼尽管目标系统是硬件，鲤鱼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。草鱼当然，鲤鱼这里的所谓EDA主要是指数字系统的自动化设计，鲤鱼因为这一领域的软硬件方面的技术已比较成熟，鲤鱼应用的普及程度也比较大。草鱼而仿真电子系统的EDA正在进入实用，鲤鱼其初期的EDA工具不一定需要硬件描述语言。草鱼此外，鲤鱼从应用的广度和深度来说，鲤鱼由于电子信息领域的全面数字化，鲤鱼基于EDA的数字系统的设计技术具有更大的应用市场和更紧迫的需求性。草鱼草鱼112EDA的发展历史草鱼EDA技术的发展始于70年代，鲤鱼至今经历了三个阶段。草鱼电子线路的CAD计算机辅助计是EDA发展的初级阶段，鲤鱼是高级EDA系统的重要组成部分。草鱼它利用计算机的图形编辑、PORK分析和存储等能力，鲤鱼协助工程师设计电子系统的电路图、PORK印制电路板和集成电路板图PORK采用二维图形编辑与分析，鲤鱼主要解决电子线路设计后期的大量重复性工作，鲤鱼可以兰州交通大学毕业设计（论文）3减少设计人员的繁琐重复劳动，鲤鱼但自动化程度低，鲤鱼需要人工干预整个设计过程。草鱼这类专用软件大多以微机为工作平台，鲤鱼易于学用，鲤鱼设计中小规模电子系统可靠有效，鲤鱼现仍有很多这类专用软件被广泛应用于工程设计。草鱼80年代初期，鲤鱼EDA技术开始设计过程的分析，鲤鱼推出了以仿真逻辑模拟、PORK定时分析和故障仿真和自动布局与布线为核心的EDA产品，鲤鱼这一阶段的EDA已把三维图形技术、PORK窗口技术、PORK计算机操作系统、PORK网络数据交换、PORK数据库与进程管理等一系列计算机学科的最新成果引入电子设计，鲤鱼形成了草鱼CAE计算机辅助工程。草鱼也就是所谓的EDA技术中级阶段。草鱼其主要特征是具备了自动布局布线和电路的计算机仿真、PORK分析和验证功能。草鱼其作用已不仅仅是辅助设计，鲤鱼而且可以代替人进行某种思维。草鱼CAE这种以原理图为基础的EDA系统，鲤鱼虽然直观，鲤鱼且易于理解，鲤鱼但对复杂的电子设计很难达到要求，鲤鱼也不宜于设计的优化。草鱼所以，鲤鱼90年代出现了以自动综合器和硬件描述语言为基础，鲤鱼全面支持电子设计自动化的ESDA电子系统设计自动化，鲤鱼即高级EDA阶段、PORK也就是目前常说的EDA。草鱼过去传统的电子系统电子产品的设计方法是采用自底而上BOTTOM_UP的程序，鲤鱼设计者先对系统结构分块，鲤鱼直接进行电路级的设计。草鱼这种设计方式使设计者不能预测下一阶段的问题，鲤鱼而且每一阶段是否存在问题，鲤鱼往往在系统整机调试时才确定，鲤鱼也很难通过局部电路的调整使整个系统达到既定的功能和指针，鲤鱼不能保证设计一举成功。草鱼EDA技术高级阶段采用一种新的设计概念自顶而下TOP_DOWN的设计程序和并行工程CONCURRENT草鱼ENGINEERING草鱼的设计方法，鲤鱼设计者的精力主要集中在所要电子产品的准确定义上，鲤鱼EDA系统去完成电子产品的系统级至物理级的设计。草鱼此阶段EDA技术的主要特征是支持高级语言对系统进行描述，鲤鱼高层次综合HIGH草鱼LEVEL草鱼SYNTHESIS草鱼理论得到了巨大的发展，鲤鱼可进行系统级的仿真和综合。草鱼草鱼图11给出了上述三个阶段的示意图。草鱼草鱼草鱼图11草鱼草鱼EDA发展阶段示意图草鱼12草鱼草鱼基于EDA的FPGA/草鱼CPLD开发草鱼我国的电子设计技术发展到今天，鲤鱼将面临一次更大意义的突破，鲤鱼即草鱼FPGA/CPLD草鱼草鱼FIELD草鱼PROGRAMMABLE草鱼GATE草鱼ARRAY，鲤鱼现场可编程门阵列/COMPLEX草鱼PROGRAMMABLE草鱼LOGIC草鱼DEVICE，鲤鱼复杂可编程逻辑器件在EDA基础上的广泛应用。草鱼从某种意义上说，鲤鱼新的电子系统运转的物理机制又将回到原来的纯数字电路结构，鲤鱼但却是一种更高层次的循环，鲤鱼它在更高层次上容纳了过去数字技术的优秀部分，鲤鱼对MICRO草鱼CHIP草鱼UNIT草鱼草鱼MCU系统是兰州交通大学毕业设计（论文）4一种扬弃，鲤鱼在电子设计的技术操作和系统构成的整体上发生了质的飞跃。草鱼如果说MCU在逻辑的实现上是无限的话，鲤鱼那么FPGA/CPLD不但包括了MCU这一特点，鲤鱼而且可以触及硅片电路线度的物理极限，鲤鱼并兼有串、PORK并行工作方式，鲤鱼高速、PORK高可靠性以及宽口径适用性等诸多方面的特点。草鱼不但如此，鲤鱼随着EDA技术的发展和FPGA/CPLD在深亚微米领域的进军，鲤鱼它们与MCU,草鱼MPU,草鱼DSP,草鱼A/D,草鱼D/A,草鱼RAM和ROM等独立器件间的物理与功能界限已日趋模糊。草鱼特别是软/硬IP芯核知识产权芯核PORKINTELLIGENCE草鱼PROPERTY草鱼CORE，鲤鱼一种已注册产权的电路设计产业的迅猛发展，鲤鱼嵌入式通用及标准FPGA器件的呼之欲出，鲤鱼片上系统SOC已经近在咫尺。草鱼FPGA/CPLD以其不可替代的地位及伴随而来的极具知识经济特征的IP芯核产业的崛起，鲤鱼正越来越受到业内人士的密切关注。草鱼草鱼121FPGA/CPLD简介草鱼FPGA和CPLD都是高密度现场可编程逻辑芯片，鲤鱼都能够将大量的逻辑功能集成于一个单片集成电路中，鲤鱼其集成度已发展到现在的几百万门。草鱼复杂可编程逻辑器件CPLD是由PAL草鱼草鱼PROGRAMMABLE草鱼ARRAY草鱼LOGIC，鲤鱼可编程数组逻辑或GAL草鱼草鱼GENERIC草鱼ARRAY草鱼LOGIC，鲤鱼通用数组逻辑发展而来的。草鱼它采用全局金属互连导线，鲤鱼因而具有较大的延时可预测性，鲤鱼易于控制时序逻辑PORK但功耗比较大。草鱼现场可编程门阵列FPGA是由掩膜可编程门阵列MPGA和可编程逻辑器件二者演变而来的，鲤鱼并将它们的特性结合在一起，鲤鱼因此FPGA既有门阵列的高逻辑密度和通用性，鲤鱼又有可编程逻辑器件的用户可编程特性。草鱼FPGA通常由布线资源分隔的可编程逻辑单元或宏单元构成数组，鲤鱼又由可编程I/O单元围绕数组构成整个芯片。草鱼其内部资源是分段互联的，鲤鱼因而延时不可预测，鲤鱼只有编程完毕后才能实际测量。草鱼草鱼CPLD和FPGA建立内部可编程逻辑连接关系的编程技术有三种基于反熔丝技术的器件只允许对器件编程一次，鲤鱼编程后不能修改。草鱼其优点是集成度、PORK工作频率和可靠性都很高，鲤鱼适用于电磁辐射干扰较强的恶劣环境。草鱼基于EEPROM内存技术的可编程逻辑芯片能够重复编程100次以上，鲤鱼系统掉电后编程信息也不会丢失。草鱼编程方法分为在编程器上编程和用下载电缆编程。草鱼用下载电缆编程的器件，鲤鱼只要先将器件装焊在印刷电路板上，鲤鱼通过PC,草鱼SUN工作站、PORKATE自动测试仪或嵌入式微处理器系统，鲤鱼就能产生编程所用的标准5V,草鱼33V或25V逻辑电平信号，鲤鱼也称为ISP草鱼草鱼IN草鱼SYSTEM草鱼PROGRAMMABLE方式编程，鲤鱼其调试和维修也很方便。草鱼基于SRAM技术的器件编程数据存储于器件的RAM区中，鲤鱼使之具有用户设计的功能。草鱼在系统不加电时，鲤鱼编程数据存储在EPROM、PORK硬盘、PORK或软盘中。草鱼系统加电时将这些编程数据实时写入可编程器件，鲤鱼从而实现板级或系统级的动态兰州交通大学毕业设计（论文）5配置。草鱼草鱼122用FPGA/CPLD进行开发的优缺点草鱼我们认为，鲤鱼基于EDA技术的FPGA/CPLD器件的开发应用可以从根本上解决MCU所遇到的问题。草鱼与MCU相比，鲤鱼FPGA/CPLD的优势是多方面的和根本性的草鱼1编程方式简便、PORK先进。草鱼FPGA/CPLD产品越来越多地采用了先进的草鱼IEEE11491边界扫描测试BST技术由联合测试行动小组，鲤鱼JTAG开发和草鱼ISP在系统配置编程方式。草鱼在5草鱼V工作电平下可随时对正在工作的系统上的草鱼FPGA/CPLD进行全部或部分地在系统编程，鲤鱼并可进行所谓菊花链式多芯片串行编程，鲤鱼对于SRAM结构的FPGA，鲤鱼其下载编程次数几乎没有限制如ALTERA公司的FLEXIOK系列。草鱼这种编程方式可轻易地实现红外编程、PORK超声编程或无线编程，鲤鱼或通过电话线远程在线编程。草鱼这些功能在工控、PORK智能仪器仪表、PORK通讯和军事上有特殊用途。草鱼草鱼2高速。草鱼FPGA/CPLD的时钟延迟可达纳秒级，鲤鱼结合其并行工作方式，鲤鱼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。草鱼草鱼3高可靠性。草鱼在高可靠应用领域，鲤鱼MCU的缺憾为FPGA/CPLD的应用留下了很大的用武之地。草鱼除了不存在MCU所特有的复位不可靠与PC可能跑飞等固有缺陷外，鲤鱼FPGA/CPLD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，鲤鱼从而大大缩小了体积，鲤鱼易于管理和屏蔽。草鱼草鱼4开发工具和设计语言标准化，鲤鱼开发周期短。草鱼由于FPGA/CPLD的集成规模非常大，鲤鱼集成度可达数百万门。草鱼因此，鲤鱼FPGA/草鱼CPLD的设计开发必须利用功能强大的EDA工具，鲤鱼通过符合国际标准的硬件描述语言如VHDL或草鱼VERILOGHDL来进行电子系统设计和产品开发。草鱼由于开发工具的通用性、PORK设计语言的标准化以及设计过程几乎与所用的FPGA/草鱼CPLD器件的硬件结构没有关系，鲤鱼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，鲤鱼它几乎可用于任何型号的FPGA/草鱼CPLD中，鲤鱼由此还可以以知识产权的方式得到确认，鲤鱼并被注册成为所谓的IP芯核，鲤鱼从而使得片上系统的产品设计效率大幅度提高。草鱼由于相应的EDA软件功能完善而强大，鲤鱼仿真方式便捷而实时，鲤鱼开发过程形象而直观，鲤鱼兼之硬件因素涉及甚少，鲤鱼因此可以在很短时间内完成十分复杂的系统设计，鲤鱼这正是产品快速进入市场的最宝贵的特征。草鱼美国TI公司认为，鲤鱼一个ASIC草鱼80草鱼的功能可用IP芯核等现成逻辑合成。草鱼EDA专家预言，鲤鱼未来的大系统的FPGA/草鱼CPLD设计仅仅是各类再应用逻辑与IP芯核的拼装，鲤鱼其设计周期最少仅数分钟。草鱼草鱼5功能强大，鲤鱼应用广阔。草鱼目前，鲤鱼FPGA/草鱼CPLD可供选择范围很大，鲤鱼可根据不同的应兰州交通大学毕业设计（论文）6用选用不同容量的芯片。草鱼利用它们可实现几乎任何形式的数字电路或数字系统的设计。草鱼随着这类器件的广泛应用和成本的大幅度下降，鲤鱼FPGA/草鱼CPLD在系统中的直接应用率正直逼ASIC的开发。草鱼草鱼同时，鲤鱼FPGA/CPLD设计方法也有其局限性。草鱼这主要体现在以下几点草鱼1FPGA/CPLD设计软件一般需要对电路进行逻辑综合优化LOGIC草鱼SYNTHESIS草鱼PORK然后利用综合器和适配器将此程序变成能控制FPGA和CPLD内部结构、PORK并实现相应逻辑功能的门级或更底层的结构网表文件和下载文件。草鱼硬件描述语言具有以下几个优点A设计技术齐全，鲤鱼方法灵活，鲤鱼支持广泛。草鱼B加快了硬件电路的设计周期，鲤鱼降低了硬件电路的设计难度。草鱼草鱼C采用系统早期仿真，鲤鱼在系统设计早期就可发现并排除存在的问题。草鱼D语言设计与工艺技术无关。草鱼E语言标准，鲤鱼规范，鲤鱼易与共享和复用。草鱼就FPGA/CPLD开发来说，鲤鱼VHDL语言是最常用和流行的硬件描述语言之一。草鱼本次设计选用的就是VHDL语言，鲤鱼下面将主要对VHDL语言进行介绍。草鱼草鱼131VHDL语言简介草鱼VHDL是超高速集成电路硬件描述语言的英文字头缩写简称，鲤鱼其英文全名是VERYHIGH草鱼SPEED草鱼INTEGRATED草鱼CIRCUIT草鱼HARDWARE草鱼DESCRIPTION草鱼LANGUAGE。草鱼它是在70草鱼草鱼80年代中由美国国防部资助的VHSIC超高速集成电路项目开发的产品，鲤鱼诞生于1982年。草鱼1987年底，鲤鱼VHDL被IEEETHE草鱼INSTITUTE草鱼OF草鱼ELECTRICAL草鱼AND草鱼ELECTRONICS草鱼ENGINEERS确认为标准硬件描述语言。草鱼自IEEE公布了VHDL的标准版本IEEE草鱼STD草鱼10761987标准之后，鲤鱼各EDA公司相继推出了自己的VHDL设计环境。草鱼此后，鲤鱼VHDL在电子设计领域受到了广泛的接受，鲤鱼并逐步取代了原有的非标准HDL。草鱼1993年，鲤鱼IEEE对VHDL进行了修订，鲤鱼从更高的抽象层次和系统描述能力上扩展VHDL的内容，鲤鱼公布了新版本的VHDL，鲤鱼即ANSI/IEEE草鱼STD草鱼10761993版本。草鱼1996年IEEE草鱼10763成为VHDL综合标准。草鱼草鱼VHDL主要用于描述数字系统的结构、PORK行为、PORK功能和接口，鲤鱼非常适用于可编程逻辑芯片的应用设计。草鱼与其它的HDL相比，鲤鱼VHDL具有更强的行为描述能力，鲤鱼从而决定了它成为系统设计领域最佳的硬件描述语言。草鱼强大的行为描述能力是避开具体的器件结构，鲤鱼从逻辑行为上描述和设计大规模电子系统的重要保证。草鱼就目前流行的EDA工具和VHDL综合器而言，鲤鱼将基于抽象的行为描述风格的VHDL程序综合成为具体的FPGA和CPLD等目标器件的网表文件己不成问题。草鱼VHDL语言在硬件设计领域的作兰州交通大学毕业设计（论文）8用将与C和C在软件设计领域的作用一样，鲤鱼在大规模数字系统的设计中，鲤鱼它将逐步取代如逻辑状态表和逻辑电路图等级别较低的繁琐的硬件描述方法，鲤鱼而成为主要的硬件描述工具，鲤鱼它将成为数字系统设计领域中所有技术人员必须掌握的一种语言。草鱼VHDL和可编程逻辑器件的结合作为一种强有力的设计方式，鲤鱼将为设计者的产品上市带来创纪录的速度。草鱼草鱼132利用VHDL语言开发的优点草鱼VHDL语言与其它HDL语言相比有一些自己的特色，鲤鱼下面作一简要说明。草鱼草鱼1设计功能强、PORK方法灵活、PORK支持广泛。草鱼VDHL语言可以支持自上而下草鱼草鱼TOP_DOWN的设计方法，鲤鱼它具有功能强大的语言结构，鲤鱼可用简洁明确的代码描述来进行复杂控制逻辑的设计，鲤鱼可以支持同步电路、PORK异步电路、PORK以及其它随机电路的设计。草鱼其范围之广是其它HDL语言所不能比拟的。草鱼此外，鲤鱼VHDL语言可以自定义数据类型，鲤鱼这也给编程人员带来了较大的自由和方便。草鱼草鱼2系统硬件描述能力强。草鱼VHDL语言具有多层次的设计描述功能，鲤鱼可以从系统的数学模型直到门级电路，鲤鱼支持设计库和可重复使用的组件生成，鲤鱼它支持阶层设计且提供模块设计的创建。草鱼VHDL语言能进行系统级的硬件描述是它的一个最突出的优点。草鱼草鱼3可以进行与工艺无关编程。草鱼VHDL语言设计系统硬件时，鲤鱼没有嵌入描述与工艺相关的信息，鲤鱼不会因为工艺变化而使描述过时。草鱼与工艺技术有关的参数可通过VHDL提供的类属加以描述，鲤鱼工艺改变时，鲤鱼只需修改相应程序中的类属参数即可。草鱼草鱼4VHDL语言标准、PORK规范，鲤鱼易于共享和复用。草鱼VHDL既是IEEE承认的标准，鲤鱼故VHDL的设计描述可以被不同的EDA设计工具所支持。草鱼从一个仿真工具移植到另一个仿真工具，鲤鱼从一个综合工具移植到另一个综合工具，鲤鱼从一个工作平台移植到另一个工作平台去执行。草鱼这意味着同一个VHDL设计描述可以在不同的设计项目中采用，鲤鱼方便了设计成果的设计和交流。草鱼另外，鲤鱼VHDL语言的语法比较规范，鲤鱼从而其可读性比较好，鲤鱼给阅读和使用都带来了极大的好处。草鱼草鱼5方便ASIC移植。草鱼VHDL语言的效率之一，鲤鱼就是如果你的设计是被综合到一个草鱼草鱼草鱼草鱼CPLD或FPGA的话，鲤鱼则可以使你设计的产品以最快速度上市。草鱼当产品的产量达到相当的数量时，鲤鱼采用VHDL进行的设计可以很容易转成用专用集成电路ASIC来实现，鲤鱼仅仅需要更换不同的库重新进行综合。草鱼由于VHDL是一个成熟的定义型语言，鲤鱼可以确保ASIC厂商交付优良质量的器件产品。草鱼此外，鲤鱼由于工艺技术的进步，鲤鱼需要采用更先进的工艺时，鲤鱼仍可以采用原来的VHDL代码。草鱼草鱼兰州交通大学毕业设计（论文）914草鱼草鱼QUA