基于VHDL彩燈控制器設計.doc

基于VHDL彩燈控制器設計 周婷 （重慶師范大學涉外商貿學院，中國重慶401520） 【摘要】隨著計算機技術的飛速發(fā)展，EDA技術也有了巨大的發(fā)展，被廣泛應用于電子、通信、醫(yī)學、軍事等各個領域。本文介紹了基于VHDL硬件描述語言設計彩燈控制器的思維與技巧，在MAX+plus開發(fā)工具軟件中進行源文件的、邏輯綜合、適配、仿真及編程下載。仿真和驗證的結果表明，該設計方法切實可行，該判決器具有一定的實際應用性。 關鍵詞eda;vhdl；彩燈控制器；max+plus 基金項目：重慶師范大學涉外商貿學院校級科研項目（KYxx008）。 作者簡介：周婷（1988），重慶合川人，碩士研究生。 0引言 電子設計自動化（EDA）技術就是依賴功能強大的計算機，在EDA工具軟件平臺上，對以硬件描述語言VHDL為系統(tǒng)邏輯描述手段完成的設計文件，自動地完成邏輯優(yōu)化和仿真測試，直至實現既定的電子線路系統(tǒng)功能1。由美國國防部主持開發(fā)的VHDL語言是一種可用于數字電路描述和綜合的高級語言2，如果結合VHDL語言仿真電路進行仿真和驗證，可以盡早發(fā)現電路設計中的錯誤，從而縮短開發(fā)的周期，降低開發(fā)成本，提高系統(tǒng)的設計效率。 VHDL語言是目前應用最廣泛的硬件描述語言之一。它是一種人和機器都能理解的高級語言，與具體的硬件電路沒有關系，具有較高的易讀性。它支持層次化結構設計，從系統(tǒng)整體要求出發(fā)，從上至下逐層設計直到最終生成器件，完成電路系統(tǒng)。一個完整的VHDL程序包括有庫、包集合、實體、結構體，另外還有配置塊3。它的最大特點是將一項工程設計分成了內部和外部，工程可以是目標系統(tǒng)、電路模塊甚至一個元件。其中外部是系統(tǒng)的端口；內部則是不可視部分，其功能用程序設計好后可直接調用。 1彩燈控制器的功能分析與設計 彩燈在生活中經常能夠看到，并且給我們的生活增添了許多色彩。尤其在節(jié)假日，不僅閃爍著美麗耀眼的光芒，還能夠烘托出節(jié)日的氣氛。本文采用EDA技術，使用VHDL語言實現彩燈的控制。 在美國ALTERA公司的MAXPLUS平臺上，使用VHDL硬件描述語言實現的彩燈控制電路的設計如下：在電路中以1代表燈亮，以0代表燈滅，由0、1按不同的規(guī)律組合代表不同的燈光圖案，同時使其選擇不同的頻率，從而實現多種圖案多種頻率的花樣功能顯示。彩燈控制器的元件，Y15.0是彩燈控制器的輸出端。reset是彩燈控制器的復位信號輸入端，當復位信號reset=1時，彩燈狀態(tài)會和s0相同;否則，當有時鐘信號來臨時，會根據程序設置顯示出彩燈的亮滅狀態(tài)。en是彩燈循環(huán)方式控制信號輸入端，當en=0時，彩燈自左邊第一個燈和中間分別向右邊循環(huán)閃爍；當en=1時，彩燈自右邊第一個燈和中間分別向左邊循環(huán)閃爍；否則，彩燈會呈現熄滅狀態(tài)。 2彩燈控制器VHDL語言設計 十六路彩燈顯示系統(tǒng)控制器的主要VHDL語言程序代碼如下所示： libraryieee; useieee.std_logic_1164.all; useieee.std_logic_arith.all; useieee.std_logic_unsigned.all; entitycolorlampis port(clk,reset,en:instd_logic; y:outstd_logic_vector(15downto0); end; architecturebehaofcolorlampis typestatesis(s0,s1,s2,s3,s4,s5,s6,s7); signalst:states; signalyn:std_logic_vector(15downto0); begin one:process(clk,reset) begin ifreset=1thenstststststststststst ifen=0thenyn=1000000010000000; elsifen=1thenyn=1000000010000000; elseyn ifen=0thenyn=0100000001000000; elsifen=1thenyn=0000000100000001; elseyn ifen=0thenyn=0010000000100000; elsifen=1thenyn=0000001000000010; elseyn ifen=0thenyn=0001000000010000; elsifen=1thenyn=0000010000000100; elseyn ifen=0thenyn=0000100000001000; elsifen=1thenyn=0000100000001000; elseyn ifen=0thenyn=0000010000000100; elsifen=1thenyn=0001000000010000; elseyn ifen=0thenyn=0000001000000010; elsifen=1thenyn=0010000000100000; elseyn ifen=0thenyn=0000000100000001; elsifen=1thenyn=0100000001000000; elseynyn=0000000000000000; endcase; ifclkeventandclk=1theny=yn; endif; endprocesstwo; endbeha; 3仿真結果 利用MAXPLLUS2的原理圖輸入，以原理圖的形式形成最后的十六路彩燈顯示系統(tǒng)器件并且進行仿真。圖1分別是彩燈自右邊第一個燈和中間分別向左邊循環(huán)閃爍，彩燈自左邊第一個燈和中間分別向右邊循環(huán)閃爍的仿真時序圖（如圖1）。 結束語 通過上述實驗可知，本設計是可行的。仿真正確后通過下載電纜下載到CPLDFPGA芯片上即可。芯片可以重復使用無數次。只要擁有計算機，配上相應的軟件就可以隨心所欲的改變彩燈的方式，而且不受時