VHDL在数字电路设计中的应用刘云仙(浙江科技学院 计算机与电子工程学系，浙江 杭州 310023)
摘 要: 硬件描述语言已成为当今以及未来电子设计自动化(EDA)解决方案的核心，特别是对于深亚微米复杂数字系统的设计，硬件描述语言具有独特的作用。本文利用硬件描述语言中的工业标准语言VHDL，设计了一个空调机控制器电路，并通过仿真实现了预定功能。结果表明，VHDL在数字电子电路的设计中具有硬件描述能力强、设计方法灵活等优点。
关键词：VHDL；电子设计自动化；空调机控制器
Applications of VHDL in the design of digital circuits LIU Yunxian(Dept. of Computer and Electronics Engineering, Zhejiang University of Science and Technology, Hangzhou 310023，China)
Abstract：Hardware description language has become the core of the solution sche me for EDA, especially for the design of deep submicrometer complex digital sy stems. An aircondition controller circuit was designed by use o f a kind of industrial standard hardware description language called VHDL. The p roposed function was realized through simulation. The results show that VHDL has the properties of strong hardware description ability, flexibility in design me thod, etc.
Key words：VHDL; EDA; aircondition controller
近年来，随着计算机技术和半导体技术的发展，传统的硬件电路设计方法已大大落后于当今技术的发展。一种崭新的、采用硬件描述语言的硬件电路设计方法已经兴起，硬件描述语言是电子设计自动化（EDA）领域的一次重大变革。目前，广泛使用的硬件描述语言有VHDL（V ery High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language）[1]和Ve rilog HDL，它们先后被批准为国际标准语言。
利用硬件描述语言VHDL，数字电路系统可从系统行为级、寄存器传输级和门级三个不同层次进行设计，即上层到下层（从抽象到具体）逐层描述自己的设计思想，用一系列分层次的模块来表示极其复杂的数字系统。然后，利用电子设计自动化（EDA）工具，逐层进行仿真验证，再把其中需要变为实际电路的模块组合，经过自动综合工具转换到门级电路网表。接着，再用专用集成电路(ASIC)或现场可编程门阵列(FPGA)自动布局布线工具 [2～3]，把网表转换为要实现的具体电路布线结构。目前，这种高层次设计(highleveldesign)的方法已被广泛采用[4]。据统计，目前在美国硅谷约有90%以上的ASI C和FPGA采用硬件描述语言进行设计。VHDL的应用已成为当今以及未来EDA解决方案的核心，而且是复杂数字系统设计的核心。
笔者以Max＋plus Ⅱ软件作为平台的一个空调机控制器的设计为例，谈谈VHDL在数字电路设计中的具体应用。 1 VHDL的特点
VHDL语言主要用于描述数字系统的结构、行为、功能和接口，与其他硬件描述语言相比，VH DL语言有如下优越之处：① VHDL语言支持自上而下（Top Down）和基于库（LibraryBase ）的设计方法，还支持同步电路、异步电路、FPGA以及其他随机电路的设计；② VHDL语言具有多层次描述系统硬件功能的能力，可以从系统的数学模型直到门级电路，其高层次的行为描述可以与低层次的RTL描述和结构描述混合使用，还可以自定义数据 类型，给编程人员带来较大的自由和方便；③VHDL对设计的描述具有相对独立性，设计者可以不懂硬件的结构，也不必关心最终设计实现的目标器件是什么；④VHDL具有电路仿真与验证功能，可以保证设计的正确性，用户甚至不必编写如何测试相量便可以进行源代码级的调试，而且设计者可以非常方便地比较各种方案之间的可行性及其优劣，不需做任何实际的电路实验；⑤ VHDL语言可以与工艺无关编程；⑥ VHDL语言标准、规范，易于共享和复用。 2 VHDL的应用实例
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