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——EDA课程设计报告

16路花样彩灯设计

专业年级：电子信息工程2010级

学生姓名：安亮

学号：12010248258

指导教师：杨泽林

第一章绪论

1.1系统背景

EDA代表了当今电子设计技术的必威体育精装版发展方向，利用EDA工具，电子设计师可以从概念、

算法、协议等开始设计电子系统，大量工作可以通过计算机完成，并可以将电子产品从电路

设计、性能分析到设计出IC版图或PCB版图的整个过程在汁算机上自动处理完成。设计者采

用的设计方法是一种高层次的“自顶向下”的全新设计方法，这种设汁方法首先从系统设计

人手，在顶层进行功能方框图的划分和结构设计。在方框图一级进行仿真、纠错．并用硬件

描述语言对高层次的系统行为进行描述，在系统一级进行驶证。然后，用综合优化工具生成

具体门电路的网络表，其对应的物理实现级可以是印刷电路板或专用集成电路(ASIC)。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。由于设计的主要仿真和调试过程是在高层次上完成的，这既有利于早期发现结构设计

上的错误，避免设计工作的浪费，又减少了逻辑功能仿真的工作量，提高了设计的一次性成

功率。由于现代电子产品的复杂度和集成度的日益提高，一般分离的中小规模集成电路组合

已不能满足要求，电路设计逐步地从中小规模芯片转为大规模、超大规模芯片，具有高速度、

高集成度、低功耗的可编程朋IC器件已蓬勃发展起来。在EDA技术中所用的大规模、超大规

模芯片被称为可编程ASIC芯片，这些可编程逻辑器件自70年代以来，经历了CPm、IzPGA、CPLD、

FPGA几个发展阶段，其中CPm(复杂可编程逻辑器件)／IzPGA(现场可编程逻辑器件)肩高密度

可编程逻辑器件，目前集成度已高达200万门／片以上，它将掩模ASIC集成度高的优点和可

编程逻辑器件设计生产方便的特点结合在一起，特别适合于样品研制或小批量产品开发，使

产品能以最快的速度上市，而当市场扩大时，它可以很容易地转由掩模ASIC实现，因此开发

风险也大为降低。可以说CPLE)／FPGA器件，已成为现代高层次电子设计方法的实现裁体。

硬件描述语言(HDL)是EDA技术的重要组成部分，是EDA设计开发中的很重要的软件工具，VHDL

即：超高速集成电路硬件描述语言，作为电子设计主流硬件的描述语言。它具有很强的电路

描述和建模能力，能从多个层次对数字系统进行建模和描述，从而大大简化了硬件设计任务，

提高了设计的可靠性，用V佃L进行电子系统设计的一个很大的优点是设计者可以专心致力于

其功能的实现，而不需要对不影响功能的与工艺有关的因素花费过多的时间和精力。例如一

个32位的加法器，利用图形输入软件需要输入500至1000个门，而利用VHDL语言只需要书写

一行“A＝B十C”即可。使用硬件描述语言(HDL)可以用模拟仿真的方式完成以前必须设计和

制作好的样机上才能进行的电子电路特性的说明和调试。能在系统行为级就发现可能出现的

错误、问题，并加以多次反复修改论证，避免了物理器件的损伤和多次制作，节约了时间和

开发成本，缩短了电子系统开发的周期。将EDA技术与传统电子设计方法进行比较可以看出，

传统的数字系统设计只能在电路板上进行设计，是一种搭积木式的方式，使复杂电路的设计、

调试十分困难；如果某一过程存在错误．查找和修改十分不便；对于集成电路设计而言，设

计实现过程与具体生产工艺直接相关，因此可移植性差；只有在设计出样机或生产出芯片后

才能进行实泅，因而开发产品的周期长。而电子EDA技术则有很大不同，采用可编程器件，

通过设计芯片来实现系统功能。采用硬件描述语言作为设计输入和库(LibraIy)的引入，由

设计者定义器件的内部逻辑和管脚，将原来由电路板设计完成的大部分工作故在芯片的设计

中进行。由于管脚定义的灵活性，大大减轻了电路图设计和电路板设计的工作量和难度，有

效增强了设计的灵活性，提高了工作效率。并且可减少芯片的数量，缩小系统体积，降低能

源消耗，提高了系统的性能和可靠性。能全方位地利用计算机自动设计、仿真和调试。

本次实验即通过两个按键来实现十六路彩灯按设定的方式运行，第一个按键来调节频率