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基于VHDL的数字钟设计及其下载线制作

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(论文 字数:21259  页数;48)摘 要:伴随着集成电路(IC)技术的发展,电子设计自动化(EDA)逐渐成为重要的设计手段,己经广泛应用于模拟与数子电路系统等许多领域。电子设计自动化是一种实现电子系统或电子产品自动化设计的技术,它与电子技术、微电子技术的发展密切相关,它吸收了计算机科学领域的大多数最新研究成果,以高性能的计算机作为工作平台,促进了工程发展。EDA技术的发展始于70年代,至今经历了CAD(计算机辅助设计)、CAE(计算机辅助工程)和EDA(电子设计自动化)三个阶段。使用EDA技术设计的结果既可以用FPGA / CPLD来实施验证,也可以直接做成专用集成电路(ASIC ) . EDA的一个重要特征就是使用硬件描述语言(HDL)来完成的设计文件,在电子设计领域受到了广泛的接受。
本文首先介绍了EDA技术的发展概况,FPGA / CPLD的结构和工作原理,开发的流程、优缺点,常用的EDA开发工具,VHDL语言的历史、开发步骤及其优点,以及芯片的几种配置方式:然后通过智能抢答器这些具体实例介绍了FPGA的三类应用:简单逻辑应用、在控制上的应用和在数字信号处理上的应用,并利用VHDL语言,采用自上而下的设计方法,完成了各个系统的设计工作;最后介绍了EDA技术的前沿发展趋势。

关键词:电子设计自动化(EDA ),VHDL,下载线

ABSTRACT :Follows the integrated circuit (IC) the technical development, the electronic design automation (EDA) is becoming gradually importantlyThe design method, oneself after widely applies in the simulation and the number circuitry and so on many domains. Electronic design automation
Is one kind of realization electron system or the electronic products automation design technology, it and electronic technology, microelectronic technologyThe development close correlation, it has absorbed the computer science domain majority newest research results, by high performanceThe computer took the working platform, promoted the engineering development. The EDA technology development begins in for the 70's, until now passes throughHas undergone CAD (computer-aided design), CAE (computer assistance project) and EDA (the electronic design fromMoves) three stages.Uses the EDA technical design the result already to be possible to use FPGA/ CPLD implements examinesCard, also may make the special-purpose integrated circuit directly (ASIC). EDA important characteristic uses the hardwareThe description language (HDL) completes the design document, has received widespread acceptance in the electronic design domain.
This article first introduced the EDA technology development survey, FPGA/ CPLD structure and principle of work, The development flow, the good and bad points, the commonly used EDA development kit, the VHDL language history, the development step and its the merit, then introduced the FPGA three kind of applications through intelligent viing to answer first these concrete examples: The simple logical application, in the control application and in the digital signal processing application, and using the VHDL language, uses the top-down design method, has completed each system design work; Finally briefed the EDA technology front development tendency.

Key word Electronic design automation (EDA) ;VHDL; downloading line

目 录

1 绪论………………………………………………………………………………1
1.1 课题概述及意义……………………………………………………………1
1.2 课题的主要工作及意义……………………………………………………1
1.2.1 课题的主要工作………………………………………………………1
1.2.2 课题研究的意义………………………………………………………2
1.3 本文的主要工作……………………………………………………………3

2 EDA技术的基础知识 ……………………………………………………………4
2.1 编程ASIC器 ………………………………………………………………4
2.1.1 概述……………………………………………………………………4
2.1.2 可编程ASIC …………………………………………………………4
2.2 CPLD/FPGA的结构与工作原理…………………………………………4
2.2.1 CPLD结构与工作原理………………………………………………4
2.2.2 FPGA结构与工作原理………………………………………………9
2.3 EDA设计工具……………………………………………………………11
2.3.1 MAX+PLUSII简介……………………………………………………11
2.3.2 从MAX+PLUSII向QuartusⅡ的转换………………………………12

3 VHDL硬件描述语言……………………………………………………………13
3.1 VHDL 语言简介…………………………………………………………13
3.1.1 VHDL 语言的诞生…………………………………………………13
3.1.2 VHDL 设计方法的优点……………………………………………13
3.1.3 VHDL 程序基本结构………………………………………………14
3.2 VHDL 语言结构体描述方式……………………………………………16
3.4 VHDL 语言设计流程……………………………………………………17

4 数字钟的设计…………………………………………………………………19
4.1 设计要求…………………………………………………………………19
4.2 数字钟的基本结构………………………………………………………19
4.3 设计方法…………………………………………………………………19
4.4 总体框图…………………………………………………………………20
4.5 模块及模块功能…………………………………………………………20
4.6 管脚分配…………………………………………………………………29
4.7 仿真与下载………………………………………………………………29
4.8 结论………………………………………………………………………34

5 下载线…………………………………………………………………………35
5.1 编程硬件…………………………………………………………………35
5.1.1 BitBlaster串行下载电缆…………………………………………35
5.1.2 BitBlaster并行下载电缆…………………………………………35
5.2 编程或适配模式…………………………………………………………36
5.2.1 使用配置器件的主动串行配置方式………………………………36
5.2.2 使用下载电缆的被动串行(PS)方式……………………………36
5.3 ByteBlaster并口下载电缆……………………………………………37

6 设计总结及EDA技术前沿发展趋势…………………………………………38
6.1 设计总结…………………………………………………………………38
6.2 EDA技术的前沿发展趋势………………………………………………38

参考文献……………………………………………………………………………40
致谢…………………………………………………………………………………41
附录…………………………………………………………………………………42

1 绪 论
1.1 课题概述及意义
EDA技术是在电子CAD技术基础上发展起来的计算机软件系统,是指以计算机为工作平台,融合了应用电子技术、计算机技术、信息处理及智能化技术的最新成果,进行电子产品的自动设计。
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版图的整个过程在计算机上自动处理完成。
现在对EDA的概念或范畴用得很宽。包括在机械、电子、通信、航空航天、化工、矿产、生物、医学、军事等各个领域,都有EDA的应用。目前EDA 技术已在各大公司、企事业单位和科研教学部门广泛使用。例如在飞机制造过程中,从设计、性能测试及特性分析直到飞行模拟,都可能涉及到EDA技术。本文所指的EDA技术,主要针对电子电路设计、PCB设计和IC设计。EDA 设计可分为系统级、电路级和物理实现级。

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