專用集成電路設計

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1、專用集成電路課程設計簡易電子琴通信工程學院011051班侯珂01105023.目錄1引言11.1設計的目的11.2設計的基本內容12EDA、VHDL簡介12.1EDA技術12.2硬件描述語言——VHDL22.2.1VHDL的簡介22.2.2VHDL語言的特點22.2.3VHDL的設計流程33簡易電子琴設計過程33.1簡易電子琴的工作原理33.2簡易電子琴的工作流程圖53.3簡易電子琴中各模塊的設計63.3.1樂曲自動演奏模塊63.3.2音調發(fā)生模塊73.3.3數控分頻模塊83.3.4頂層設計94系統(tǒng)仿真105結束語12收獲和體會13參考文獻14附錄15.1引

2、言我們生活在一個信息時代，各種電子產品層出不窮，作為一個計算機專業(yè)的學生，了解這些電子產品的基本組成和設計原理是十分必要的，我們學習的是計算機組成的理論知識，而課程設計正是對我們學習的理論的實踐與鞏固。本設計主要介紹的是一個用超高速硬件描述語言VHDL設計的一個具有若干功能的簡易電子琴，其理論基礎來源于計算機組成原理的時鐘分頻器。摘要本系統(tǒng)是采用EDA技術設計的一個簡易的八音符電子琴，該系統(tǒng)基于計算機中時鐘分頻器的原理，采用自頂向下的設計方法來實現，它可以通過按鍵輸入來控制音響。系統(tǒng)由樂曲自動演奏模塊、音調發(fā)生模塊和數控分頻模塊三個部分組成。系統(tǒng)實現是用硬件

3、描述語言VHDL按模塊化方式進行設計，然后進行編程、時序仿真、整合。本系統(tǒng)功能比較齊全，有一定的使用價值。關鍵字電子琴、EDA、VHDL、音調發(fā)生1.1設計的目的本次設計的目的就是在掌握計算機組成原理理論的基礎上，了解EDA技術，掌握VHDL硬件描述語言的設計方法和思想，通過學習的VHDL語言結合電子電路的設計知識理論聯(lián)系實際，掌握所學的課程知識，例如本課程設計就是基于所學的計算機原理中的時鐘分頻器和定時器的基礎之上的，通過本課程設計，達到鞏固和綜合運用計算機原理中的知識，理論聯(lián)系實際，鞏固所學理論知識，并且提高自己通過所學理論分析、解決計算機實際問題的能力

4、。1.2設計的基本內容基于MAX+PLUS平臺，運用VHDL語言對簡易電子琴的各個模塊進行設計，并使用EDA工具對各模塊進行仿真驗證。本設計包含如下三個模塊：樂曲自動演奏模塊，音調發(fā)生模塊，數控分頻模塊，最后把各個模塊整合后，通過電路的輸入輸出對應關系連接起來。.2EDA、VHDL簡介2.1EDA技術EDA技術是在電子CAD技術基礎上發(fā)展起來的計算機軟件系統(tǒng)，有狹義與廣義之分，本設計討論的是狹義的EDA技術。它是指以大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷樵O計載體，以硬件描述語言為系統(tǒng)邏輯描述的主要表達方式，以計算機、大規(guī)模可編程邏輯器件的開發(fā)軟件及實驗開發(fā)系統(tǒng)為設計工具，通

5、過有關的開發(fā)軟件，自動完成軟件方式設計的電子系統(tǒng)到硬件系統(tǒng)的邏輯編譯、邏輯化簡、邏輯分割、邏輯綜合及優(yōu)化、邏輯布局布線、邏輯仿真，直到對于特定目標芯片的適配編譯、邏輯映射、邏輯下載等工作，最終形成集成電子系統(tǒng)或專用集成芯片的一門新技術。利用EDA工具，電子設計師可以從概念、算法、協(xié)議等開始設計電子系統(tǒng)，大量工作可以通過計算機完成，并可以將電子產品從電路設計、性能分析到設計出IC版圖或PCB版圖的整個過程的計算機上自動處理完成?，F在對EDA的概念或范疇用得很寬。包括在機械、電子、通信、航空航天、化工、礦產、生物、醫(yī)學、軍事等各個領域，都有EDA的應用。目前ED

6、A技術已在各大公司、企事業(yè)單位和科研教學部門廣泛使用。例如在飛機制造過程中，從設計、性能測試及特性分析直到飛行模擬，都可能涉及到EDA技術。本文所指的EDA技術，主要針對電子電路設計、PCB設計和IC設計。2.2硬件描述語言——VHDL2.2.1VHDL的簡介VHDL是一種用來描述數字邏輯系統(tǒng)的“編程語言”它的全名是Very-High-SpeedIntegratedCircuitHardwareDescriptionLanguage，誕生于1982年。1987年底，VHDL被IEEE（TheInstituteofElectricalandElectronic

7、sEngineers）和美國國防部確認為標準硬件描述語言。.它源于美國政府于1980年開始啟動的超高速集成電路計劃,VHDL主要用于描述數字系統(tǒng)的結構、行為、功能和接口。除了含有許多具有硬件特征的語句外，VHDL的語言形式和描述風格與句法是十分類似于一般的計算機高級語言。VHDL的程序結構特點是將一項工程設計，或稱設計實體（可以是一個元件、一個電路模塊或一個系統(tǒng)）分成外部（或稱可是部分,即端口）和內部（或稱不可視部分，既設計實體的內部功能和算法完成部分）兩部分。在對一個設計實體定義了外部界面后，一旦其內部開發(fā)完成后，其他的設計就可以直接調用這個實體。這種將設

8、計實體分成內外部分的概念是VHDL系統(tǒng)設計的基本點。