數字電子系統的EDA設計方法研究

0 引 言
隨著(zhù)計算機與微電子技術(shù)的發(fā)展，電子設計自動(dòng)化EDA領(lǐng)域已成為電子技術(shù)發(fā)展的主體，數字系統的設計正朝著(zhù)速度快、容量大、體積小、重量輕的方向發(fā)展。推動(dòng)該潮流發(fā)展的引擎，就是日趨進(jìn)步和完善的CPLD(Complex Programmable Logic Device)設計技術(shù)。而電子設計自動(dòng)化，是近幾年迅速發(fā)展起來(lái)的將計算機軟件、硬件、微電子技術(shù)交叉運用的現代電子設計學(xué)科，其中EDA設計語(yǔ)言中的VHDL語(yǔ)言是一種快速的電路設計工具，功能涵蓋了電路描述、電路合成、電路仿真等三大電路設計工作。該數字電壓表的電路設計，正是用VHDL語(yǔ)言完成的。此次設計主要應用美國Altera公司自行設計的一種CAE軟件工具，即Max+PlusⅡ軟件。

1 數字電壓表的構成及工作原理
數字電壓表是諸多數字化儀表的核心與基礎。以數字電壓表為核心擴展成的各種數字化儀表，幾乎覆蓋了電子電工測量、工業(yè)測量、自動(dòng)化系統等各個(gè)領(lǐng)域。
1．1 數字電壓表
數字電子系統通常由ASIC芯片和外圍硬件設備組成，具有靈活性不強等缺陷。如圖1所示的數字電壓表，A／D轉換器在控制ASIC所提供的時(shí)序信號作用下，對輸入模擬信號進(jìn)行轉換，控制核心再對轉換結果進(jìn)行運算和處理，最后驅動(dòng)輸出裝置顯示數字電壓信號。由于系統功能由ASID硬件結構決定，其功能難以更新和擴展。如果用EDA方法設計，即以可編程邏輯器件CPLD代替ASIC芯片，用硬件描述語(yǔ)言決定系統功能，就可在硬件不變的情況下修改程序以更新和擴展功能，使其靈活性顯著(zhù)提高?；诖丝紤]，用EDA方法設計了一個(gè)簡(jiǎn)易數字電壓表控制電路，旨在研究提高數字電子系統靈活性的設計方法。

1．2 數字電壓表的工作原理
數字電壓表的改進(jìn)結構如圖2所示，它的硬件包括三個(gè)部分，其中轉換器ADC0804的作用是將模擬電壓信號轉換成數字電壓值，并送到CPLD以待運算和處理；七段數碼顯示器的作用是接收CPLD轉換后的BCD數據并顯示；CPLD兼有處理和協(xié)調作用，包括控制A／D轉換動(dòng)作、接收A／D轉換結果及編碼、驅動(dòng)顯示等作用。因此，CPLD可分為三個(gè)功能模塊，即控制模塊、計算模塊和顯示驅動(dòng)模塊。

2 CPLD設計
由以上分析，數字電壓表的CPLD設計，適合于頂層電路與三個(gè)底層模塊相結合的設計方法，其中顯示驅動(dòng)模塊有標準的七段顯示VHDL子程序可供調用。下面僅論述其余兩模塊的設計。