EDA技術(shù)在數(shù)字電路中的應(yīng)用研究

張永生

黑龍江交通職業(yè)技術(shù)學院，黑龍江齊齊哈爾 161000

摘要 EDA技術(shù)是用于電子產(chǎn)品設(shè)計中比較先進的技術(shù)，可以代替設(shè)計者完成電子系統(tǒng)設(shè)計中的大部分工作，而且可以直接從程序中修改錯誤及系統(tǒng)功能而不需要硬件電路的支持，既縮短了研發(fā)周期，又大大節(jié)約了成本。本文中，筆者根據(jù)自己的經(jīng)驗，對交通燈系統(tǒng)控制器進行相關(guān)設(shè)計，并以此來說明EDA技術(shù)的設(shè)計優(yōu)越性。

關(guān)鍵詞 EDA技術(shù)；數(shù)字電路；應(yīng)用研究

中圖分類號TP39 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2012）61-0164-02

在數(shù)字電路設(shè)計領(lǐng)域，隨著微電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，其設(shè)計的復雜程度都在不斷地增加，而且電子產(chǎn)品更新?lián)Q代的步伐也越來越快。EDA技術(shù)是用于電子產(chǎn)品設(shè)計中比較先進的技術(shù)，它具有其他電子產(chǎn)品設(shè)計技術(shù)無法比擬的優(yōu)勢，比如：使用這種技術(shù)從程序中修改錯誤時，不需要提供額外的硬件電路等。使用EDA技術(shù)進行相應(yīng)的產(chǎn)品設(shè)計時，不僅可以縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，而且可以節(jié)約產(chǎn)品開發(fā)成本。在EDA技術(shù)的應(yīng)用中，為了說明EDA技術(shù)的設(shè)計優(yōu)勢，本文使用這種技術(shù)對十字路口的交通燈控制系統(tǒng)進行了相應(yīng)的設(shè)計，并通過相關(guān)仿真軟件的仿真結(jié)果，說明了EDA技術(shù)的設(shè)計優(yōu)越性。

1 EDA技術(shù)特點分析

在使用EDA技術(shù)進行設(shè)計時，一般是先在這個平臺上完成設(shè)計文件，這種設(shè)計文件的完成可以通過原理圖或者其他語言實現(xiàn)。在具體設(shè)計時，通過軟件的方式對所要設(shè)計的系統(tǒng)硬件功能進行相應(yīng)的描述是一名設(shè)計者所需要做的工作。設(shè)計者可以在相應(yīng)工具的輔助下，應(yīng)用CPLD/PPGA器件，就可以得到最后的設(shè)計結(jié)果。EDA技術(shù)的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下四個方面：

1）EDA技術(shù)采用的“自頂向下”的全新設(shè)計方法屬于模塊化的設(shè)計方法，具有模塊化設(shè)計方法的優(yōu)勢；2）使用EDA技術(shù)進行數(shù)字電路設(shè)計時，由于高層設(shè)計可以單獨于器件的結(jié)構(gòu)而獨立存在，所以在設(shè)計初期，設(shè)計者可以集中精力進行最優(yōu)化的需求設(shè)計，無需考慮器件（比如：芯片結(jié)構(gòu)等）的限制。這種設(shè)計思路無疑可以減少設(shè)計者設(shè)計時的風險設(shè)計，降低了設(shè)計成本，縮短了設(shè)計周期；3）采用EDA技術(shù)平臺所設(shè)計的數(shù)字電路，可以在可編程控制器件及各種集成電路之間實現(xiàn)簡單的移植工作。這個有點主要是由于本系統(tǒng)采用的是硬件描述語言進行的設(shè)計，這種設(shè)計方法可以完全獨立于目標器件的結(jié)構(gòu)而存在；4）采用EDA技術(shù)進行數(shù)字電路設(shè)計，可以采用并行設(shè)計原則，即：可以由多個設(shè)計者同時進行相關(guān)設(shè)計工作。

2 交通控制器的設(shè)計

筆者所設(shè)計的交通管理器十字路口甲、乙兩條道路的紅、黃、指揮車輛和行人安全通行，交通管理示意圖如下圖所示。圖中，是甲道紅、黃、綠燈；R2.Y2.G2是乙道紅、黃、綠燈。綠三色燈，Rl、Y1、Gl。

2.1系統(tǒng)設(shè)計方案

該交通管理器由控制器和受其控制的3個定時器以及6個交通管理燈組成。圖中3個定時器分別確定甲道和乙道通行時間t3，tl以及公共的停車(黃燈亮)時間t2。這3個定時器采用以秒信號為時鐘的計數(shù)器來實現(xiàn)，C1，C2和C3分別是這些定時器的工作使能信號，即當C1.C2或C3為.時，相應(yīng)的定時器開始計數(shù)，W1.W2和W3為定時計數(shù)器的指示信一號，計數(shù)器在計數(shù)過程中，相應(yīng)的指示信號為0，計數(shù)結(jié)束時為1。

2.2交通控制模塊

1）So狀態(tài)表示：乙道綠燈亮，甲道紅燈亮的狀態(tài)，30s定時器開始計時，且通車時間不超過30s；2）Sl狀態(tài)表示：乙道通車時間己達到30s，此時，乙道黃燈亮，甲道紅燈亮的狀態(tài)，5s定時器開始計時；3）S2狀態(tài)表示：乙道黃燈時間己超過5s，此時，乙道紅燈亮，甲道綠燈亮的狀態(tài)，30s定時器開始計時；4）S3狀態(tài)表示：甲道通車時間己超過30s，此時，乙道紅燈亮，甲道綠燈亮的狀態(tài)，5s定時器開始計時:以后當甲道黃燈亮計時超過5秒時，接So狀態(tài)；5）甲、乙兩道紅、黃、綠三個燈分別用R1，Y1，G1和R2，Y2，G2表示。燈亮用“1”表示，燈不亮用“0”表示。則兩個方向信號燈的4種狀態(tài)。

2.3定時單元模塊

本設(shè)計中的定時單元模塊有3個，分別為count30s、count26s、Count5s。它們定時時間不同。在定時單元count30s、count26s、Count5s的設(shè)計中，為設(shè)計要求需進行減計數(shù)，設(shè)計中使用的是加法計數(shù)。由于篇幅有限，主要VHDL源程序及分析情況，筆者在此不再贅述。

3 系統(tǒng)仿真

交通管理器的仿真波形如圖2所示。

從上圖中可以得到以下結(jié)果：rl高電平、g2高電平：甲道禁止狀態(tài)、乙道通行狀態(tài)；30s后，rl高電平、y2高電平：甲道禁止狀態(tài)、乙道停車狀態(tài)；5s后，91高電平、r2高電平：甲道通行狀態(tài)、乙道禁止狀態(tài)；26秒中后，yl高電平、r2高電平：甲道停車狀態(tài)、乙道禁止狀態(tài)；5s后，rl高電平、g2高電平：甲道禁止狀態(tài)、乙道通行狀態(tài)；g2高電平：乙道通行狀態(tài)，至此，這個系統(tǒng)完成了一個工作循環(huán)，設(shè)計達到了要求。

4結(jié)論

本文中，根據(jù)具體的實例有力的證明了EDA技術(shù)的優(yōu)越性，希望我們教師能把EDA在數(shù)字電路中的應(yīng)用發(fā)揮到極致，為提高我校學生的競爭能力，適應(yīng)市場的需要而努力。

參考文獻

[1]王鎖萍，龔建榮，等.電子設(shè)計教程.成都：電子科技大學出版社，2000，2.

[2]曾繁泰，李冰，李曉林.EDA工程概論[M].北京：清華大學出版社，2002.