发布时间 : 星期二 文章VerilogHDL汽车尾灯控制器的设计 - 图文更新完毕开始阅读
摘 要 本课程设计根据计算机中状态机原理，采用EDA技术设计了简易的汽车尾灯控
制器。系统设计采用自顶向下的设计方法，顶层设计采用原理图设计方式，它由时钟分频模块、汽车尾灯主控模块，左边灯控制模块和右边灯控制模块四部分组成。系统实现采用硬件描述语言VHDL把系统电路按模块化方式进行设计，然后进行编译、时序仿真等。本文详细地介绍了整个设计流程。
关键字 EDA；汽车尾灯控制器；时钟分频
目录
1引 言 .................................................................. 1
1.1 设计的目的 ........................................................ 1 1.2 设计的基本内容 .................................................... 1 2 EDA、VHDL简介 ......................................................... 1
2.1 EDA技术 .......................................................... 1
2.1.1 EDA技术的概念 ............................................... 1 2.1.2 EDA技术的特点 ............................................... 2 2.1.3 EDA设计流程 ................................................. 2 2.2 硬件描述语言（VHDL） .............................................. 2
2.2.1 VHDL简介 .................................................... 2 2.2.2 VHDL语言的特点 .............................................. 3
3汽车尾灯控制器的设计过程 ................................................ 3
3.1系统需求分析 ...................................................... 3 3.2汽车尾灯控制器的工作原理 .......................................... 3 3.3各组成模块原理及程序 .............................................. 4
3.3.1时钟分频模块 ................................................. 5 3.3.2 汽车尾灯主控模块 ............................................ 5
3.3.3左边灯控制模块 ............................................... 6 3.3.4右边灯控制模块 ............................................... 6
4系统仿真 ................................................................ 7
4.1分频模块仿真及分析 ................................................ 7 4.2汽车尾灯主控模块仿真及分析 ........................................ 8 4.3左边灯控制模块仿真及分析 .......................................... 8 4.4右边灯控制模块仿真及分析 .......................................... 9 4.5整个系统仿真及分析 ................................................ 9 结束语 .................................................................. 11 致谢 .................................................................... 12 参考文献 ................................................................ 13 附录 .................................................................... 14
熊雄 汽车尾灯控制器的设计 第1页 共16页 1引 言
随着社会的发展，科学技术也在不断的进步，状态机的应用越来越广泛。现代交通越来越拥挤，安全问题日益突出，在这种情况下汽车尾灯控制器的设计成为解决交通安全问题一种好的途径。在本课程设计根据状态机原理[1]实现了汽车尾灯常用控制。
1.1 设计的目的
本次设计的目的就是通过实践深入理解计算机组成原理，了解EDA技术[2]并掌握VHDL硬件描述语言的设计方法和思想。以计算机组成原理为指导，通过学习的VHDL语言结合电子电路的设计知识理论联系实际，掌握所学的课程知识和基本单元电路的综合设计应用。通过对实用汽车尾灯控制器[3]的设计，巩固和综合运用所学知识，提高IC设计能力，提高分析、解决计算机技术实际问题的独立工作能力。
1.2 设计的基本内容
根据计算机中状态机原理，利用VHDL设计汽车尾灯控制器的各个模块，并使用EDA 工具对各模块进行仿真验证。汽车尾灯控制器的设计分为4个模块：时钟分频模块、汽车尾灯主控模块，左边灯控制模块和右边灯控制模块。把各个模块整合后就形成了汽车尾灯控制器。通过输入系统时钟信号和相关的汽车控制信号，汽车尾灯将正确显示当前汽车的控制状态。
2 EDA、VHDL简介
2.1 EDA技术
2.1.1 EDA技术的概念
EDA是电子设计自动化（Electronic Design Automation）的缩写，在20世纪90年代初从计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助测试（CAT）和计算机辅助工程（CAE）的概念发展而来的。EDA技术就是以计算机为工具，设计者在EDA软件平台上，用硬件描述语言HDL完成设计文件，然后由计算机自动地完成逻辑编译、化简、分割、综合、优化、布局、布线和仿真，直至对于特定目标芯片的适配编译、逻辑映射和编程下载等工作。
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熊雄 汽车尾灯控制器的设计 第2页 共16页 2.1.2EDA技术的特点
利用EDA技术进行电子系统的设计，具有以下几个特点：① 用软件的方式设计硬件；② 用软件方式设计的系统到硬件系统的转换是由有关的开发软件自动完成的；③ 设计过程中可用有关软件进行各种仿真；④ 系统可现场编程，在线升级；⑤ 整个系统可集成在一个芯片上，体积小、功耗低、可靠性高。因此，EDA技术是现代电子设计的发展趋势。 2.1.3 EDA设计流程
典型的EDA设计流程如下:
1、文本/原理图编辑与修改。首先利用EDA工具的文本或图形编辑器将设计者的设计意图用文本或图形方式表达出来。
2、编译。完成设计描述后即可通过编译器进行排错编译，变成特定的文本格式，为下一步的综合做准备。
3、 综合。将软件设计与硬件的可实现性挂钩，是将软件转化为硬件电路的关键步骤。
4、 行为仿真和功能仿真。利用产生的网表文件进行功能仿真，以便了解设计描述与设计意图的一致性。
5、适配。利用FPGA/CPLD布局布线适配器将综合后的网表文件针对某一具体的目标器件进行逻辑映射操作，其中包括底层器件配置、逻辑分割、逻辑优化、布局布线。适配报告指明了芯片内资源的分配与利用、引脚锁定、设计的布尔方程描述情况。 6、 功能仿真和时序仿真。
7、 下载。如果以上的所有过程都没有发现问题，就可以将适配器产生的下载文件通过FPGA/CPLD下载电缆载入目标芯片中。
8、 硬件仿真与测试。
2.2 硬件描述语言（VHDL）
2.2.1 VHDL简介
VHDL(Very-High-Speed Integrated Circuit Hardware Description Language)主要用于描述数字系统的结构，行为，功能和接口。除了含有许多具有硬件特征的语句外，VHDL的语言形式和描述风格与句法是十分类似于一般的计算机高级语言。VHDL的程序结构特点是将一项工程设计，或称设计实体（可以是一个元件，一个电路模块或一个系
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