EDA设计电子音乐播放器.doc

目 录 摘 要 。 Abstract 1 绪 论 2 2 2 2 2 1.2 本章小结 3 2设计原理 4 2.1 4 2.1.1 4 2.2 本章小结 4 3原理图独立模块 5 3.1 3.1.1 3.2 本章小结 5 4程序下载及硬件测试 6 结 论 7 致 谢 8 参考文献 9 附 录 10 简易电子音乐播放器 [摘 要] 简易电子音乐播放器是一种可以自动播放并且可以弹奏的简单电子播放设备。它用到的是电子设计自动化技术和高速硬件描述语言然后下载到现场可编辑门阵列的芯片上，再进行硬件测试。? 与利用微处理器来实现乐曲演奏相比，以纯硬件完成乐曲演奏电路的逻辑要复杂得多，如果不借助于功能强大的工具和硬件描述语言，仅凭传统的数字逻辑技术，即使最简单的演奏电路也难以实现。[关 键 词]简易电子音乐播放器、电子设计自动化技术、现场可编辑门阵列、高速硬件描述语言； [中图分类号] TN702 [文献标志码] A 绪论 此次课程设计是在学习了计算机和EDA的相关知识后选择的一个课题.要设计简易电子音乐播放器必须对EDA及VHDL语言和相关软件有所深入的了解,另外也必须对音乐知识有所了解.在具备了以上软件和硬件的条件后,我们展开了对此课题的研究.通过查阅相关资料我们看到以前的设计只是提供一首可播放的歌曲并且没有选曲功能,它们的功能都比较单一.我们的预期目标是将它们各个单一的功能融和在一起并且实现可以播放多首歌曲的功能. FPGA完成简易电子音乐播放器，用VHDL语言实现电子琴演奏音乐的设计实例，设计者根据VHDL的语法规则，对系统的逻辑行为进行描述，然后通过综合工具进行电路结构的综合、编译、优化，用仿真，可在短时间内设计出高效、稳定、符合设计要求的电路。本设计还可扩展为多个音阶的电子琴，并利用FPGA内部的ROM装上多首歌曲，可用手动或自动选择歌曲。乐曲演奏广泛用于自动答录装置、手机铃声、集团电话、及智能仪器仪表设备。实现方法有许多种，在众多的实现方法中，以纯硬件完成乐曲演奏，随着FPGA集成度的提高，价格下降，EDA设计工具更新换代，功能日益普及与流行，使这种方案的应用越来越多。如今的数字逻辑设计者面临日益缩短的上市时间的压力，不得不进行上万门的设计，同时设计者不允许以牺牲硅的效率达到保持结构的独特性。使用现今的EDA软件工具来应付这些问题，并不是一件简单的事情。FPGA预装了很多已构造好的参数化库单元LPM器件。通过引入支持LPM的EDA软件工具，设计者可以设计出结构独立而且硅片的使用效率非常高的产品。与利用微处理器(CPU和MCU)来实现乐曲演奏相比，可以很简单的设计出多种演奏电路具有高性能，高可靠性等优点，在性能价格比方面优于同类产品.我们通过这次课程设计一方面要达到对现代电子技术理论知识的认识和延伸,另一方面要达到对相关软件的熟练运用和所学知识的活学活用以及加强动手操作能力.如此课题设计成功可以向功能更为复杂的电子音乐琴方向发展这也是它走向实用性的第一步.有着广泛的应用前景和使用价值。 第一章 设计原理 一 本次课设主要用EDA技术和FPGA开发板下面介绍相关知识。 1．1 ：EDA即电子设计自动化技术，它是依赖强大的计算机，有EDA工具软件平台上，对以硬件描述语言HDL为系统逻辑描述手段完成的设计文件，自动地完成逻辑编译，逻辑化简，逻辑分割，逻辑综合，结构综合（布局布线），以及逻辑优化和仿真测试，直至实现既定的电子线路系统功能。EDA技术使得设计者的工作仅限于利用软件的方式，即利用硬件描述语言和EDA软件来完成对系统硬件功能的实现。 2．2 ：FPGA即现场可编程门阵列，是大规模可编程逻辑器件除CPLD外的另一类PLD器件。PLD是可编程逻辑器件是20世纪70年代发展起来的一种新的集成器件。它是大规模集成电路技术发展的产物，是一种半定制的集成电路，结合计算机技术（EDA技术）可以快速，方便地构建数字系统 3．3 ：MAX plusⅡ是Altera提供的FPGA/CPLD开发集成环境，Altera是世界最大的可编程逻辑器件供应商之一。 它提供了一种与结构无关的设计环境，使设计者能方便地进行设计输入，快速处理和器件编程。它含用自动设计的各主要处理环节和设计流程，包括设计输入编辑，编译网表提取，数据库建立，逻辑综合，逻辑分割，适配，延时网表提取，编程文件汇编（装配）以及编程下载9个步骤　 二 电子音乐播放器原理简介 2．1 音符与频率的关系? ? 我们知道，组成乐曲的每个音符的发音频率值及其持续的时间是乐曲能连续演奏所需的2个基本要素，首先让我们来了解音符与频率的关系。? ? 乐曲的12平均率规定：每2个八度音(如简谱中的中音1与高音1)之间的频率相差1倍。在2个八度音之间，又可分为12