EDA課程設(shè)計(jì)副本

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1、 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 名稱 任意波形產(chǎn)生電路設(shè)計(jì)　 院 　系 班 級(jí) 姓 名 　 系　主　任 教研室主任 指導(dǎo)教師 第一章 緒論 電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化（Electronic Design Automation）技術(shù)以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)工作平臺(tái)，以微電子技術(shù)為物理基礎(chǔ)，以現(xiàn)代電子技術(shù)設(shè)計(jì)技術(shù)為靈魂，采用計(jì)算機(jī)軟件工具，最終實(shí)現(xiàn)電子系統(tǒng)或?qū)Ｓ眉呻娐返脑O(shè)計(jì)。EDA技術(shù)的使用包括兩類：一類是專用集成電路芯片的設(shè)計(jì)研發(fā)人員；另一類是廣大電子線路設(shè)計(jì)人員。

2、后者并不具備專門的IC深層次的知識(shí)。EDA技術(shù)可簡(jiǎn)單概括為以大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷樵O(shè)計(jì)載體，通過(guò)硬件描述語(yǔ)言或?qū)⑦壿媹D輸入給相應(yīng)EDA開(kāi)發(fā)軟件，經(jīng)過(guò)編譯和仿真，最終將所設(shè)計(jì)的電路下載到設(shè)計(jì)載體中，從而完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)的一門新技術(shù)。 1.1 EDA技術(shù)發(fā)展歷程 伴隨著計(jì)算機(jī)、集成電路、電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的發(fā)展，EDA技術(shù)經(jīng)歷了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助工程設(shè)計(jì)和電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化三個(gè)發(fā)展階段。 (1)70年代為計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)CAD(ComputerAidedDe-sign)階段。這一階段人們將電子設(shè)計(jì)中涉及到的許多計(jì)算開(kāi)始用計(jì)算機(jī)程序?qū)崿F(xiàn)。 (2)80年代為計(jì)算機(jī)輔助工程CAE(Computer

3、 Aided Engineeirng)階段。這一階段出現(xiàn)了一些繪圖軟件，減輕了設(shè)計(jì)人員的勞動(dòng)。 (3)90年代以來(lái)為電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化EDA(Electminic Design Automation)階段。這一階段人們借助開(kāi)發(fā)軟件的幫助，可以將設(shè)計(jì)過(guò)程中的許多細(xì)節(jié)問(wèn)題拋開(kāi)，而將注意力集中在產(chǎn)品的總體開(kāi)發(fā)上，提高了設(shè)計(jì)效率，縮短了產(chǎn)品的研制周期，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化。 1.2 EDA技術(shù)的應(yīng)用 EDA技術(shù)在進(jìn)入21世紀(jì)后，得到了更大的發(fā)展應(yīng)用，突出表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： 1.在FPGA上實(shí)現(xiàn)DSP應(yīng)用成為可能，用純數(shù)字邏輯進(jìn)行DSP模塊的設(shè)計(jì)，使得高速DSP實(shí)現(xiàn)成為現(xiàn)實(shí)，并有力地

4、推動(dòng)了軟件無(wú)線電技術(shù)的實(shí)用化和發(fā)展?；贔PGA的DSP技術(shù)，為高速數(shù)字信號(hào)處理算法提供了實(shí)現(xiàn)途徑。 2.嵌入式處理器軟核的成熟，使得SOPC（System On a Programmable Chip）步入大規(guī)模應(yīng)用階段，在一片F(xiàn)PGA中實(shí)現(xiàn)一個(gè)完備的數(shù)字處理系統(tǒng)成為可能。 3.使電子設(shè)計(jì)成果以自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的方式得以明確表達(dá)和確認(rèn)成為可能。 4.在仿真和設(shè)計(jì)兩方面支持標(biāo)準(zhǔn)硬件描述語(yǔ)言且功能強(qiáng)大的EDA軟件不斷推出。 目前EDA技術(shù)已在各大公司、企事業(yè)單位和科研教學(xué)部門廣泛使用。例如在飛機(jī)制造過(guò)程中，從設(shè)計(jì)、性能測(cè)試及特性分析直到飛行模擬，都可能涉及到EDA技術(shù)。 1.3 EDA技

5、術(shù)的設(shè)計(jì)方法 數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可采用不同的方法：一種為由底向上的設(shè)計(jì)方法，也稱傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法；另一種為自頂向下的設(shè)計(jì)方法，也稱現(xiàn)代的設(shè)計(jì)方法。 原理圖/VHDL文本編輯 綜 合 FPGA/CPLD適配 時(shí)序與功能仿真 FPGA/CPLD編程下載 FPGA/CPLD器件和電路系統(tǒng) 由底向上的設(shè)計(jì)方法是傳統(tǒng)的IC和PCB的設(shè)計(jì)方法。采用由底向上的設(shè)計(jì)方法需要設(shè)計(jì)者先定義和設(shè)計(jì) 每個(gè)基本模塊，然后對(duì)這些模塊進(jìn)行連線以完成整體設(shè)計(jì)。在IC設(shè)計(jì)復(fù)雜程度低于10 000門時(shí)，常采用這種設(shè)計(jì)方法，但是隨著設(shè)計(jì)復(fù)雜程度的增加，該方法會(huì) 產(chǎn)生產(chǎn)品生產(chǎn)周期長(zhǎng)、可靠性低、 開(kāi)發(fā)費(fèi)用高等問(wèn)題。

6、 EDA技術(shù)采用現(xiàn)代的設(shè)計(jì)方法 ——自頂向下的設(shè)計(jì)方法。采用自 頂向下技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)可分為三個(gè)主 要階段：系統(tǒng)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)的綜合優(yōu) 化和系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，各個(gè)階段之間并沒(méi) 有絕對(duì)的界限。 EDA設(shè)計(jì)流程為：設(shè)計(jì)輸入、 時(shí)序與功能仿真、綜合、適配與下 載。右圖圖1-1是運(yùn)用EDA技術(shù)進(jìn) 圖1-1 EDA技術(shù)數(shù)字 行數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的流程圖。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的流程圖

7、1.3 數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1.3.1 數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的模型 數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)就是用規(guī)范的和形式化的方式作出正確的系統(tǒng)邏輯功能的描述，詳細(xì)反映系統(tǒng)的邏輯進(jìn)程和具體的邏輯運(yùn)算操作，并選用具體的電路來(lái)實(shí)現(xiàn)所描述的系統(tǒng)邏輯。用于數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的EDA軟件有3類：—是允許用戶用高級(jí)語(yǔ)言(如C語(yǔ)言)描述數(shù)字系統(tǒng)的邏輯功能，并能自動(dòng)實(shí)現(xiàn)電路的設(shè)計(jì)，這種軟件的自動(dòng)化程度最高；二是允許用戶以邏輯流程圖的方式描述系統(tǒng)的邏輯關(guān)系，軟件自動(dòng)將邏輯流程圖設(shè)計(jì)成數(shù)字電路，這種軟件的自動(dòng)化程度次之：三是要求用戶先以人工方式設(shè)計(jì)出數(shù)字電路，再用電路圖方式或硬件描述語(yǔ)言的方式輸入計(jì)算機(jī)，由EDA軟件作優(yōu)化、仿真等后續(xù)處理。 1.

8、3.2 數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本步驟 數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本步驟有：系統(tǒng)任務(wù)分析，確定邏輯算法，系統(tǒng)劃分，系統(tǒng)邏輯描述，邏輯電路設(shè)計(jì)，仿真、驗(yàn)證，物理實(shí)現(xiàn)。 （1）系統(tǒng)任務(wù)分析：數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的第一步是明確系統(tǒng)的任務(wù)。設(shè)計(jì)任務(wù)書可用各種方式提出對(duì)整個(gè)數(shù)字系統(tǒng)的邏輯要求，常用的方式有自然語(yǔ)言、邏輯語(yǔ)言描述、邏輯流程圖、時(shí)序圖等。 （2）確定邏輯算法：實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)邏輯運(yùn)算的方法稱為邏輯算法，簡(jiǎn)稱算法。一個(gè)數(shù)字系統(tǒng)的邏輯運(yùn)算往往有多種算法，設(shè)計(jì)者的任務(wù)要比較各種算法的優(yōu)劣，取長(zhǎng)補(bǔ)短，從中確定最合理的一種。數(shù)字系統(tǒng)的算法是邏輯設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，算法不同，則系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)也不同，算法的合理與否直接影響系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的合理性。

9、 （3）系統(tǒng)劃分：當(dāng)算法明確后，應(yīng)根據(jù)算法構(gòu)造系統(tǒng)的硬件框架(也稱為系統(tǒng)框圖)，將系統(tǒng)劃分為若干個(gè)部分，各部分分別承擔(dān)算法中不同的邏輯操作功能。 （4）系統(tǒng)邏輯描述：當(dāng)系統(tǒng)中各個(gè)子系統(tǒng)和模塊的邏輯功能和結(jié)構(gòu)確定后，則需采用比較規(guī)范的形式來(lái)描述系統(tǒng)的邏輯功能。對(duì)系統(tǒng)的邏輯描述可先采用較粗略的邏輯流程圖，再將邏輯流程圖逐步細(xì)化為詳細(xì)邏輯流程圖，最后將詳細(xì)邏輯流程圖表示成與硬件有對(duì)應(yīng)關(guān)系的形式，為下一步的電路級(jí)設(shè)計(jì)提供依據(jù)。 （5）邏輯電路設(shè)計(jì)：電路級(jí)設(shè)計(jì)是指選擇合理的器件及連接關(guān)系以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)邏輯要求。電路級(jí)設(shè)計(jì)的結(jié)果通常采用兩種方式來(lái)表達(dá)：電路圖方式和硬件描述語(yǔ)言方式。EDA軟件支持這兩種方式

10、的輸入。 （6）仿真、驗(yàn)證：當(dāng)電路設(shè)計(jì)完成后必須驗(yàn)證設(shè)計(jì)是否正確。在早期，只能通過(guò)搭試硬件電路才能得到設(shè)計(jì)的結(jié)果。目前，數(shù)字電路設(shè)計(jì)的EDA軟件都有具有驗(yàn)證(也稱為仿真、電路模擬)的功能，先通過(guò)電路驗(yàn)證(仿真)，當(dāng)驗(yàn)證結(jié)果正確后再進(jìn)行實(shí)際電路的測(cè)試。由于EDA軟件的驗(yàn)證結(jié)果十分接近實(shí)際結(jié)果，因此，可極大地提高電路設(shè)計(jì)的效率。 （7）物理實(shí)現(xiàn)：最終用實(shí)際的器件實(shí)現(xiàn)數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，用儀表測(cè)量設(shè)計(jì)的電路是否符合設(shè)計(jì)要求?，F(xiàn)在的數(shù)字系統(tǒng)往往采用大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路，由于器件集成度高、導(dǎo)線密集，故一般在電路設(shè)計(jì)完成后即設(shè)計(jì)印刷電路板，在印刷電路板上組裝電路進(jìn)行測(cè)試。需要注意的是、印刷電路板本身的

11、物理特性也會(huì)影響電路的邏輯關(guān)系。 1.4 Quartus II 介紹 Quartus II 是MAX+plus II的升級(jí)版本，是ALTERA公司的第四代開(kāi)發(fā)軟件，支持原理圖、VHDL、VerilogHDL以及AHDL（Altera Hardware Description Language）等多種設(shè)計(jì)輸入形式，編譯快速，器件編程直接、易懂，它能夠支持邏輯門數(shù)在百萬(wàn)門以上的邏輯器件的開(kāi)發(fā)，并且為第三方工具提供了無(wú)縫接口。Quartus II軟件包的編程器是系統(tǒng)的核心，提供強(qiáng)大的設(shè)計(jì)處理功能，設(shè)計(jì)者可以通過(guò)添加特定的約束條件來(lái)提高芯片的利用率。 Altera Quartus II 作為一

12、種可編程邏輯的設(shè)計(jì)環(huán)境, 由于其強(qiáng)大的設(shè)計(jì)能力和直觀易用的接口，越來(lái)越受到數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)者的歡迎。 第二章：設(shè)計(jì)要求 電路要求可以產(chǎn)生方波、正弦波、三角波，波形的頻率可調(diào)，通過(guò)控制開(kāi)關(guān)控制產(chǎn)生的波形，并通過(guò)控制按鍵控制設(shè)計(jì)信號(hào)的頻率，改變頻率的方法可以采用分頻和DDS的原理進(jìn)行控制信號(hào)頻率。并進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換電路與濾波電路的設(shè)計(jì)，通過(guò)采用施密特觸發(fā)器對(duì)波形進(jìn)行整形，設(shè)計(jì)一頻率測(cè)量電路對(duì)所產(chǎn)生的頻率進(jìn)行測(cè)量，通過(guò)數(shù)碼管顯示出來(lái)，并在數(shù)碼管上顯示當(dāng)前的波形代碼。 至少產(chǎn)生的波形如下： 　　　　　　　　　　 圖2-1　正弦波形　　　　 圖2-2　三角波形 　　

13、　　　　　　　　　 圖2-3　方波波形　　　　　　　 圖2-4 特殊波形 第三章：系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 3.1 設(shè)計(jì)思路 采用由底向上的設(shè)計(jì)方法，根據(jù)系統(tǒng)對(duì)硬件的要求詳細(xì)編制技術(shù)規(guī)格書，畫出系統(tǒng)控制流程圖，仔細(xì)分析系統(tǒng)要求達(dá)到的各個(gè)功能，將系統(tǒng)的功能進(jìn)行細(xì)化，合理地劃分功能模塊，并畫出系統(tǒng)的功能框圖；進(jìn)行各功能模塊的設(shè)計(jì)，運(yùn)用VHDL語(yǔ)言設(shè)計(jì)出各個(gè)功能模塊；在軟件環(huán)境下導(dǎo)出各個(gè)功能框圖，在將各個(gè)模塊按系統(tǒng)要求達(dá)到的功能連接起來(lái)，做出系統(tǒng)的原理圖；編譯、調(diào)試完成后，在下載到硬件結(jié)構(gòu)中，進(jìn)行硬件調(diào)試。 （1）提出設(shè)計(jì)說(shuō)明書，即用自然語(yǔ)言表達(dá)系統(tǒng)項(xiàng)目的功能特點(diǎn)和技術(shù)參數(shù)等

14、。 （2）建立VHDL行為模型，這一步是將設(shè)計(jì)說(shuō)明書轉(zhuǎn)化為VHDL行為模型。 （3）VHDL行為仿真。這一階段可以利用VHDL仿真器（如ModelSim）對(duì)頂層系統(tǒng)的行為模型進(jìn)行仿真測(cè)試，檢查模擬結(jié)果，繼而進(jìn)行修改和完善。 （4）VHDL-RTL級(jí)建模。如上所述，VHDL只有部分語(yǔ)句集合可用于硬件功能行為的建模，因此在這一階段，必須將VHDL的行為模型表達(dá)為VHDL行為代碼（或稱VHDL-RTL級(jí)模型）。 （5）前端功能仿真。 （6）邏輯綜合。 （7）測(cè)試向量生成。這一階段主要是針對(duì)ASIC設(shè)計(jì)的。FPGA設(shè)計(jì)的時(shí)序測(cè)試文件主要產(chǎn)生于適配器。對(duì)ASIC的測(cè)試向量文件是綜合器結(jié)合含有

15、版圖硬件特性的工藝庫(kù)后產(chǎn)生的，用于對(duì)ASIC的功能測(cè)試。 （8）功能仿真。利用獲得的測(cè)試向量對(duì)ASIC的設(shè)計(jì)系統(tǒng)和子系統(tǒng)的功能進(jìn)行仿真。 （9）結(jié)構(gòu)綜合。主要將綜合產(chǎn)生的表達(dá)邏輯連接關(guān)系的網(wǎng)表文件，結(jié)合具體的目標(biāo)硬件環(huán)境進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)單元調(diào)用、布局、布線和滿足約束條件的結(jié)構(gòu)優(yōu)化配置，即結(jié)構(gòu)綜合。 （10）門級(jí)時(shí)序仿真。在這一級(jí)中將使用門級(jí)仿真器或仍然使用VHDL仿真器（因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)綜合后能同步生成VHDL格式的時(shí)序仿真文件）進(jìn)行門級(jí)時(shí)序仿真，在計(jì)算機(jī)上了解更接近硬件目標(biāo)器件工作的功能時(shí)序。 （11）硬件測(cè)試。這是對(duì)最后完成的硬件系統(tǒng)（如ASIC或FPGA）進(jìn)行檢查和測(cè)試。 3.2 設(shè)計(jì)流程

16、 1、系統(tǒng)任務(wù)分析：數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的第一步是明確系統(tǒng)的任務(wù)。 2、確定邏輯算法：實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)邏輯運(yùn)算的方法稱為邏輯算法，簡(jiǎn)稱算法。數(shù)字系統(tǒng)的算法是邏輯設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，算法不同，則系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)也不同，算法的合理與否直接影響系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的合理性。 3、系統(tǒng)劃分：當(dāng)算法明確后，應(yīng)根據(jù)算法構(gòu)造系統(tǒng)的硬件框架(也稱為系統(tǒng)框圖)，將系統(tǒng)劃分為若干個(gè)部分，各部分分別承擔(dān)算法中不同的邏輯操作功能。 4、系統(tǒng)邏輯描述：對(duì)系統(tǒng)的邏輯描述可先采用較粗略的邏輯流程圖，再將邏輯流程圖逐步細(xì)化為詳細(xì)邏輯流程圖，最后將詳細(xì)邏輯流程圖表示成與硬件有對(duì)應(yīng)關(guān)系的形式，為下一步的電路級(jí)設(shè)計(jì)提供依據(jù)。 5、邏輯電路設(shè)計(jì)

17、：電路級(jí)設(shè)計(jì)是指選擇合理的器件及連接關(guān)系以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)邏輯要求。電路級(jí)設(shè)計(jì)的結(jié)果通常采用兩種方式來(lái)表達(dá)：電路圖方式和硬件描述語(yǔ)言方式。EDA軟件支持這兩種方式的輸入。 6、仿真、驗(yàn)證：當(dāng)電路設(shè)計(jì)完成后必須驗(yàn)證設(shè)計(jì)是否正確。目前，數(shù)字電路設(shè)計(jì)的EDA軟件都有具有驗(yàn)證(也稱為仿真、電路模擬)的功能，先通過(guò)電路驗(yàn)證(仿真)，當(dāng)驗(yàn)證結(jié)果正確后再進(jìn)行實(shí)際電路的測(cè)試。 3.3 設(shè)計(jì)步驟及程序 分頻模塊 LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; USE IEEE.STD_LOGIC

18、_UNSIGNED.ALL; ENTITY fp IS port(clk:in std_logic; --input 1K Hz k:in std_logic_vector(3 downto 0); clko:buffer std_logic); --out 1 hz end fp; architecture a of fp is signal temp:std_logic_vector(3 downto 0); begin process(clk) begin if clk'event and clk='1' then if temp

19、en temp<=temp+1; else temp<="0000"; clko<=not clko; end if;end if; end process; end a; 正弦函數(shù)模塊 library ieee; use ieee.std_logic_1164.all; use ieee.std_logic_arith.all; use ieee.std_logic_unsigned.all; entity sin is port(clk4:in std_logic; k::

20、in integer range 15 downto 0; dd4:out integer range 255 downto 0); end sin; architecture dacc of sin is signal q: integer range 63 downto 0; begin process(clk4) begin if (clk4'event and clk4='1') then q<=q+k; end if;

21、 end process; process(q) begin case q is when 00=>dd4<=255; when 01=>dd4<=254; when 02=>dd4<=253; when 36=>dd4<=10; when 03=>dd4<=250; when 37=>dd4<=15; when 04=>dd4<=245;

22、when 41=>dd4<=47; when 05=>dd4<=240; when 38=>dd4<=21; when 06=>dd4<=234; when 39=>dd4<=29; when 07=>dd4<=226; when 40=>dd4<=37; when 08=>dd4<=218; when 41=>dd4<=47; when 09=>dd4<=208; when 42=>dd4<=57; when 10=>dd

23、4<=198; when 43=>dd4<=67; when 11=>dd4<=188; when 44=>dd4<=79; when 12=>dd4<=176; when 45=>dd4<=90; when 13=>dd4<=165; when 46=>dd4<=103; when 14=>dd4<=152; when 47=>dd4<=115; when 15=>dd4<=140; when

24、 48=>dd4<=128 when 16=>dd4<=128; when 49=>dd4<=140; when 17=>dd4<=115; when 50=>dd4<=165; when 18=>dd4<=103; when 51=>dd4<=176; when 19=>dd4<=90; when 52=>dd4<=188; when 20=>dd4<=79; when 53=>dd4<=198; when 21=>d

25、d4<=67; when 54=>dd4<=208; when 22=>dd4<=57; when 55=>dd4<=218; when 23=>dd4<=47; when 56=>dd4<=226; when 24=>dd4<=37; when 57=>dd4<=234; when 25=>dd4<=29; when 58=>dd4<=240; when 26=>dd4<=21;

26、when 59=>dd4<=245; when 27=>dd4<=15; when 60=>dd4<=250; when 28=>dd4<=10; when 61=>dd4<=253; when 29=>dd4<=5; when 62=>dd4<=254; when 30=>dd4<=2; when 63=>dd4<=255; when 31=>dd4<=1; when 63=>dd4<=255; when

27、32=>dd4<=0; when others=>null; when 33=>dd4<=1; end case; when 34=>dd4<=2; end process; when 35=>dd4<=5; end dacc; 三角波 library ieee; use ieee.std_logic_1164.al

28、l; use ieee.std_logic_unsigned.all; entity tria is port(clk3:in std_logic; k:in integer range 15 downto 0; dd3:out integer range 255 downto 0); end tria; architecture dacc of tria is signal b:std_logic; signal c:integer range 255 downto 0; begin process(clk3) begin if

29、(clk3'event and clk3='1') then if(b='0') then c<=c+k; if(c>=250) then b<='1'; end if; elsif(b='1') then c<=c-k; if(c<=1) then b<='0'; end if; end if; dd3<=c; end if; end process; end dacc; 方波

30、 library ieee; use ieee.std_logic_1164.all; use ieee.std_logic_arith.all; use ieee.std_logic_unsigned.all; entity square is port(clk1 : in std_logic; k:in integer range 15 downto 0; dd1 : buffer integer range 255 downto 0); end square; architecture dacc of square is

31、 signal q: integer range 255 downto 0; begin process(clk1) begin if (clk1'event and clk1='1') then q<=q+k; end if; end process; process(q) begin case q is when 0 to 127=>dd1<=255; when 128 to 255=>dd1<=127; when others=>null; end case; end process; end dac

32、c; 特殊波形 library ieee; use ieee.std_logic_1164.all; use ieee.std_logic_arith.all; use ieee.std_logic_unsigned.all; entity sintra is port(clk4:in std_logic; k:in integer range 15 downto 0; dd4:out integ

33、er range 255 downto 0); end sintra; architecture dacc of sintra is signal q: integer range 63 downto 0; begin process(clk4) begin if (clk4'event and clk4='1') then q<=q+k; end if; end process; process(q) begin case q is when 00=>dd4<=255; when 01=>dd4<

34、=254; when 02=>dd4<=253; when 36=>dd4<=10; when 03=>dd4<=250; when 37=>dd4<=15; when 04=>dd4<=245; when 41=>dd4<=47; when 05=>dd4<=240; when 38=>dd4<=21; when 06=>dd4<=234; when 39=>

35、dd4<=29; when 07=>dd4<=226; when 40=>dd4<=37; when 08=>dd4<=218; when 41=>dd4<=47; when 09=>dd4<=208; when 42=>dd4<=57; when 10=>dd4<=198; when 43=>dd4<=67; when 11=>dd4<=188; when 44=>dd4<=79; when 12=>dd4<=176;

36、 when 45=>dd4<=90; when 13=>dd4<=165; when 46=>dd4<=103; when 14=>dd4<=152; when 47=>dd4<=115; when 15=>dd4<=140; when 48=>dd4<=128 when 16=>dd4<=128; when 49=>dd4<=140; when 17=>dd4<=115; when 50=>dd4

37、<=165; when 18=>dd4<=103; when 51=>dd4<=176; when 19=>dd4<=90; when 52=>dd4<=188; when 20=>dd4<=79; when 53=>dd4<=198; when 21=>dd4<=67; when 54=>dd4<=208; when 22=>dd4<=57; when 55=>dd4<=218; when 23=>dd4<=47;

38、 when 56=>dd4<=226; when 24=>dd4<=37; when 57=>dd4<=234; when 25=>dd4<=29; when 58=>dd4<=240; when 26=>dd4<=21; when 59=>dd4<=245; when 27=>dd4<=15; when 60=>dd4<=250; when 28=>dd4<=10; when 61

39、=>dd4<=253; when 29=>dd4<=5; when 62=>dd4<=254; when 30=>dd4<=2; when 63=>dd4<=255; when 31=>dd4<=1; when 63=>dd4<=255; when 32=>dd4<=0; when others=>null; when 33=>dd4<=1; end case; when 34=>dd4<=2;

40、 end process; when 35=>dd4<=5; end dacc; 分頻1Hz LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL; ENTITY fp1HZ IS PORT(clk:in std_logic; --10M clk1Hz: buffer STD_LOGIC);

41、 END fp1hz; ARCHITECTURE one OF fp1hz IS SIGNAL test: integer range 0 to 6000000; begin process(clk) begin if clk'event and clk='1' then if test<5000000 then test<=test+1; else test<=0; clk1hz<=not clk1hz; end if; end if; end process; end one; 測(cè)頻模塊 LIBRA

42、RY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL; ENTITY freq IS PORT(fsin: in STD_LOGIC; clk: IN STD_LOGIC; dout0,dout1,dout2,dout3: OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0)); END freq; ARCHITECTURE one OF freq IS SIGNAL test_en: STD_LOGIC; SIGNAL

43、clear: STD_LOGIC; SIGNAL data: STD_LOGIC_VECTOR(15 DOWNTO 0); BEGIN PROCESS(clk) BEGIN IF clk'event AND clk='1' THEN test_en<=NOT test_en; END IF; END PROCESS; clear<=NOT clk AND NOT test_en; PROCESS(fsin) BEGIN IF clear='1' THEN data<="0000"; ELSIF fsin'ev

44、ent AND fsin='0' THEN IF data(15 DOWNtO 0)="1001" THEN data<=data+"0111"; elsIF data(11 DOWNtO 0)="" THEN data<=data+""; ELSIF data(7 DOWNTO 0)="10011001" THEN data<=data+"01100111"; ELSIF data(3 DOWNTO 0)="1001" THEN data<=data+"0111"; ELSE data<=data+1;

45、 END IF; END IF; END PROCESS; PROCESS(test_en,data) BEGIN IF test_en'event AND test_en='0' THEN dout0<=data(3 downto 0); dout1<=data(7 downto 4); dout2<=data(11 downto 8); dout3<=data(15 downto 12); END IF;

46、 END PROCESS; END one; 控制模塊 library ieee; use ieee.std_logic_1164.all; use ieee.std_logic_arith.all; use ieee.std_logic_unsigned.all entity control is port(sel:in std_logic_vector(1 downto 0); k0,k1,k2,k3:in integer range 255 downto 0; qout:out i

47、nteger range 255 downto 0); end control; architecture a of control is begin process(sel,k0,k1,k2,k3) begin if sel=“00” then 　 qout<=k0; elsif sel=“01” then 　 qout<=k1; elsif sel=“10” then 　 qout<=k2; elsif se

48、l=“11” then 　 qout<=k3; end if; end process; end a; 3.4 電路模塊組成及引腳設(shè)置 3.4.1路模塊組成 3.4.2引腳設(shè)置 3.5 硬件實(shí)現(xiàn)及調(diào)試結(jié)果 下載編譯成功后，定義芯片管腳，開(kāi)關(guān)K1、K2、K3控制分頻系數(shù)，K14、K15為Sel選擇信號(hào)，Sel=00時(shí)為正弦波，Sel=01時(shí)為三角波，Sel=10時(shí)為方波，Sel=11時(shí)為特殊波形。將示波器連接到硬件上，觀察輸出波形。 第四章 課程設(shè)計(jì)總

49、結(jié) 通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我受益匪淺。我們不僅鞏固了課上學(xué)到的知識(shí)，提高了我們實(shí)際動(dòng)手的能力，而且了解到理論聯(lián)系實(shí)際和團(tuán)結(jié)協(xié)作的重要性。同時(shí)我們也意識(shí)到在以后的學(xué)習(xí)和生活中要始終保持一絲不茍的態(tài)度，杜絕馬虎的態(tài)度，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來(lái)，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中遇到問(wèn)題，可以說(shuō)得是困難重重，這畢竟第一次做的，難免會(huì)遇到過(guò)各種各樣的問(wèn)題，同時(shí)在設(shè)計(jì)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對(duì)以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固。 通過(guò)本次設(shè)計(jì)，增加自己的理論知識(shí)，系統(tǒng)的了解了波形發(fā)生器的

50、設(shè)計(jì)流程，尤其是硬、軟件的設(shè)計(jì)方法，掌握了波形發(fā)生器的基本功能及編程方法，掌握了它的一般原理，也進(jìn)一步掌握了QuartusⅡ的使用。而且也開(kāi)拓了思路，鍛煉了實(shí)踐動(dòng)手能力，提高了分工協(xié)作能力和分析問(wèn)題，解決問(wèn)題的能力，達(dá)到了本次課程設(shè)計(jì)的目的。 此次任意波形發(fā)生器的設(shè)計(jì),給我留下深刻的印象。我會(huì)在以后的學(xué)習(xí)、生活中磨練自己，使自己能夠滿足社會(huì)的需求。同時(shí)，我非常感謝張老師的指導(dǎo)，在她的細(xì)心講解下，我順利的完成的此次任意波形發(fā)生器的課程設(shè)計(jì)。 參考文獻(xiàn) [1] 江國(guó)強(qiáng) EDA技術(shù)與應(yīng)用 北京：電子工業(yè)出版社，2005 [2]孫加存 電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化 西安：西安電子科技大學(xué)出版社 2008 [3] 林明權(quán)，等 VHDL數(shù)字控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)范例 北京：電子工業(yè)出版社，2005 [4] 焦素敏 EDA應(yīng)用技術(shù) 北京：清華大學(xué)出版社，2005 [5] 王振紅 VHDL數(shù)字電路設(shè)計(jì)與應(yīng)用實(shí)踐教程 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003