基于FPGA的电子系统设计.ppt

基于FPGA的电子系统设计 第一章 绪论 1.1 EDA技术的涵义 1.1 EDA技术的涵义 1.2电子系统设计的发展历程 人工设计阶段 这是一种传统的设计方法，从方案的提出到验证和修改均采用人工手段完成，尤其是系统的验证需要经过实际搭试电路来完成。因此这种方法花费大、效率低，制造周期长。 1.2电子系统设计的发展历程 EDA设计阶段 计算机完成整个或大部分设计过程, 集设计,仿真, 测试于一体。因此可以说EDA是CAD发展的必然趋势，是电子CAD的高级阶段。本课程所介绍的现代数字系统的设计就是采用EDA技术进行设计。当然 ,这里的所谓 EDA主要是指数字系统的自动化设计,因为这一领域的软硬件方面的技术已比较成熟,应用的普及程度也已比较大。而模拟电子系统的EDA正在进入实用。此外,由于电子信息领域的全面数字化,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。 1.3 EDA技术的主要内容 大规模可编程逻辑器件 硬件描述语言 软件开发工具 实验开发系统 大规模可编程逻辑器件 可编程逻辑器件（简称PLD）是一种由用户编程以实现某种逻辑功能的新型逻辑器件（FPGA/CPLD） 大规模可编程逻辑器件 FPGA/CPLD与ASIC设计相比的优势： 开发周期短、投资风险小、产品上市速度快、市场适应能力强和硬件升级回旋余地大，而且当产品定型和产量扩大后，可将在生产中达到充分检验的VHDL设计迅速实现ASIC投产。 硬件描述语言 VHDL:起源于美国国防部，诞生于1982年，1987年被IEEE（The Institute of Electrical and Electronics Engineers）和美国国防部确定为标准硬件描述语言，1993年，IEEE对VHDL进行了修订，从更高的抽象层次和系统上扩展了VHDL的内容。 软件开发工具 Altera公司：MAX+plusII,QuartusII5.0 Xilinx公司：ISE6.1 第三方工具：Acitve-HDL6.5,ModelSim,Syplify 实验开发系统 实验或开发所需的各类基本信号发生模块 1.4 EDA的工程设计流程 源程序的编辑和编译 源程序的编辑和编译 原理图输入 原理图输入 原理图输入 程序语言输入 程序语言输入就是使用硬件描述语言HDL，在EDA软件提供的设计向导或语言助手的支持之下进行设计。HDL语言设计是目前工程设计最重要的设计方法。 VHDL语言 Verilog HDL语言 VHDL语言设计方法 是在Ada语音基础上发展起来。由美国国防部发起、开发并标准化，1987年公布为IEEE标准的超高速硬件描述语言. 随后又颁布了ANSI/IEEE STANDARD1076-1993。由于VHDL语言规范化与标准化，使得它的系统庞大，语法规则较为复杂，但功能都非常强大。 VHDL语言设计方法 VHDL语言已成为EDA设计中信息交换的重要标准，它较为注重的规范化与标准化，使得VHDL语言系统庞大，语法规则较为复杂，但功能却非常强大。它有许多突出的优点： 如语言与工艺的无关性，可以使设计者在系统设计、逻辑验证阶段便确立方案的可行性； 又如语言的公开可利用性，使它们便于实现大规模系统的设计等； 同时硬件描述语言具有很强的逻辑描述和仿真功能，而且输入效率高，在不同的设计输入库之间转换非常方便。 因此，运用VHDL设计已是当前的趋势。各种EDA工具都集成了VHDL编译与综合工具. VHDL语言设计实例 library IEEE; use IEEE.std_logic_1164.all ; use ieee.std_logic_unsigned.all entity four is port ( A0: in STD_LOGIC; 　A1: in STD_LOGIC; 　A2: in STD_LOGIC; 　　A3: in STD_LOGIC; SEL:IN STD_LOGIC_VECTOR (1 downto 0); Y: out STD_LOGIC ); 　end four; VHDL语言设计实例 architecture four_arch of four is begin 　　　process (SEL, A0, A1, A2, A3) 　　　　　begin 　　　　　case SEL is 　　　　 when 00 = Y = A0; 　　　　 when 01 = Y = A1; 　　　　 when 10 = Y = A2; 　　　　 when O