数字频率计报告(长沙理工大学EDA课程设计)_培训课件.docVIP

数字频率计 　　 摘要 数字频率计是数字电路中的一个典型应用,实际的硬件设计用到的器件较多,连线比较复杂,而且会产生比较大的延时,造成测量误差、可靠性差。随着可编程专用集成电路（ASIC）的广泛应用,以EDA工具作为开发手段,基于VHDL语言,将使整个系统大大简化,提高整体的性能和可靠性。本次EDA基础课程设计的主要任务就是使用Altera公司的EP2C35系列的FPGA芯片，利用SOPC-NIOSII-EP2C35开发板设计和仿真一个数字频率计，实现对1Hz~250KHz 的脉冲进行频率测量。本文主要介绍了FPGA基本结构、开发环境及其在数字频率计设计的应用。 关键词：数字频率计；ASIC；EDA；FPGA；VHDL  目 录 1 绪论 1 1.1 课程设计内容及要求 1 1.2. 相关概念 2 1.2.1 DEA的概念 2 1.2.2 FPGA的概念 2 1.2.3 VHDL的概念 2 2 开发环境 3 2.1 SOPC-NIOSII-EP2C35开发板 3 2.2 Quartus II 4 3 数字频率计的工作原理 5 3.1 直接测量法 5 3.2 等精度测量法 6 3.3 数字频率计原理 7 4 数字频率计的设计 9 4.1 设计步骤 9 4.2 设计运行结果 12 5 心得体会 13 6 参考文献 14 附录一 CLKOUT的VHDL程序 15 附录二 MUX的VHDL程序 16 附录三 TELTCL的VHDL程序 17 附录四 CNT10的VHDL程序 18 附录五 SEG32B的VHDL程序 19 附录六 DISPLAY的VHDL程序 20 附录七 图形编辑文件 22 附录八 管脚分配表 23  1 绪论 1.1 课程设计内容及要求 主要内容： 在本课程设计中使用Altera公司的EP2C35系列的FPGA芯片，利用SOPC-NIOSII-EP2C35开发板设计和仿真一个数字频率计，对1Hz~250KHz 的脉冲进行频率测量，采用等精度测量，即在所测量的整个频段内部，均可实现相同精度的测量，即测量精度与频率无关，测得结果在数码管上显示，并设计相应的功能按键。 扩展内容： 1. 16*16点阵显示当前输入数字和自己姓名 2、在液晶显示屏上做出功能菜单 1.2. 相关概念 1.2.1 DEA的概念 EDA是Electronic Design Automation的缩写，即电子设计自动化。在20世纪60年代中期从计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助测试（CAT）和计算机辅助工程（CAE）的概念发展而来的。在EDA技术出现之前，设计人员必须手工完成集成电路的设计、布线等工作。 EDA技术就是以计算机为工具，设计者在EDA软件平台上，用硬件描述语言VHDL完成设计文件，然后由计算机自动地完成逻辑编译、化简、分割、综合、优化、布局、布线和仿真，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。EDA技术的出现，极大地提高了电路设计的效率和可操作性，减轻了设计者的劳动强度。 1.2.2 FPGA的概念 FPGA是Field－Programmable Gate Array的缩写，即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、CPLD等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（ASIC）领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。 1.2.3 VHDL的概念 VHDL是Very-High-Speed Integrated Circuit Hardware Description Language的缩写，VHDL是一种硬件描述语言（Hardware Description Language，简称HDL），一种用于电路设计的高级语言，是电子系统硬件行为描述、结构描述、数据流描述的语言。利用这种语言，数字电路系统的设计可以从顶层到底层（从抽象到具体）逐层描述自己的设计思想，用一系列分层次的模块来表示极其复杂的数字系统。然后，利用EDA工具，逐层进行仿真验证，再把其中需要变为实际电路的模块组合，经过自动综合工具转换到门级电路网表。接下去，再用专用集成电路 ASIC 或现场可编程门阵列 FPGA 自动布局布线工具，把网表转换为要实现的具体电路布线结构。 2 开发环境 2.1 SOPC-NIOSII-EP2C35开发板 SOPC-NIOSII-EP