基于FPGA的数字频率计设计.doc

1、草鱼 草鱼 攀枝花学院本科毕业设计（论文） 草鱼 草鱼 基于 FPGA 的数字频率计设计 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 学生姓名 ： por k 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 学生学号 ： por k 草鱼 草鱼 草鱼 200610504115 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 院（系） ： por k 草鱼 草鱼 草鱼 电气信息工程学院 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 年级专业 ： por k 草鱼 2006 级测控技术与仪器 草鱼 草鱼 草鱼 指导 教师 ： por k 草鱼 草鱼 草鱼

2、草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 二一年六月草鱼 草鱼 攀枝花学院毕业设计 (论文 ) 摘 要 I 草鱼 摘 草鱼 草鱼要 草鱼 草鱼 在电子技术中 ， 鲤鱼 频率是最基本的参数之一 ， 鲤鱼 并且与许多电参量的测量方案 、 pork测量结果都有十分密切的关系 ， 鲤鱼 因此频率的测量就显得十分重要 。 草鱼 数字频率计是数字电路中的典型应用 ， 鲤鱼 是电子测量与仪表技术最基础的电子仪器之一 ， 鲤鱼 是计算机 、pork通讯设备 、 pork音频视频等科研生产领域不可缺少的测量仪器 。 草鱼 与 传统的 频率计相比

3、，鲤鱼 数字频率计具有精度高 、 pork测量范围大 、 pork可靠性好 等优点 。 草鱼 是频率测量的重要手段之一 。 草鱼 草鱼 该论文研究基于 FPGA 的数字频率计的设计 ， 鲤鱼 在 QuartusII 环境中 ， 鲤鱼 运用 VHDL语言完成数字频率计的设计 ， 鲤鱼 并对设计进行综合 、 pork编译 、 pork仿真 。 草鱼 通过仿真分析 ，鲤鱼 证明该频率计测量结果的正确性 。 草鱼 本文的主要内容概括如下 ： pork草鱼 草鱼 介绍了 数字频率计的基本内容和重要性 ， 鲤鱼 并对 数字频率计的国内外研究现状进行了总结 ； por k并概括了本次设计的主要任务和内容 。

4、 草鱼草鱼 介绍了数字频率计设计开发环境 ， 鲤鱼 并 对 FPGA、 porkQuartusII、 por kVHDL 进行了详细介绍对开发流程详细说明 。 草鱼 草鱼 草鱼 根据实际需要 对数字频率计设计方法 、 pork方案进行了可行性比较 ， 鲤鱼 并对其实现的功能进行了具体要求 ， 鲤鱼 对设计模块进行了划分 ， 鲤鱼 并定义了每个 模块所实现的功能 。 草鱼草鱼 草鱼 用 VHDL 语言编程 ， 鲤鱼 具体实现频率计各个模块的功能 , 草鱼 对数字频率计仿真并验证其功能 。 草鱼草鱼 草鱼 草鱼 关键词 ： p orkFPGA， 鲤鱼 QuartusII 草鱼 ， 鲤鱼 VHDL，

5、 鲤鱼 频率 计 草鱼 攀枝花学院毕业设计 (论文 ) ABSTRACT II 草鱼 ABSTRACT 草鱼 草鱼 In 草鱼 electronics,frequency 草鱼 is 草鱼 one 草鱼 of 草鱼 the 草鱼 most 草鱼 basic 草鱼 parameters.And 草鱼 it 草鱼 have 草鱼 a 草鱼close 草鱼 relationship 草鱼 with 草鱼 many 草鱼 measurement 草鱼 program 草鱼 of 草鱼 electrical 草鱼 parameters 草鱼 and 草鱼 measurement 草鱼 results,

6、草鱼 so 草鱼 the 草鱼 measurement 草鱼 of 草鱼 frequency 草鱼 is 草鱼 very 草鱼 important.Digital 草鱼 frequency 草鱼 meter 草鱼 is 草鱼 a 草鱼 typical 草鱼 applications 草鱼 in 草鱼 digital 草鱼 circuit,and 草鱼 one 草鱼 of 草鱼 the 草鱼 most 草鱼basic 草鱼 electronic 草鱼 devices 草鱼 in 草鱼 electronic 草鱼 measurement 草鱼 and 草鱼 instrumentation 草鱼te

7、chnology. 草鱼 Digital 草鱼 frequency 草鱼 meter 草鱼 is 草鱼 草鱼 an 草鱼 indispensable 草鱼 草鱼 measuring 草鱼 instruments 草鱼 for 草鱼 scientific 草鱼 research 草 鱼 and 草鱼 production 草鱼 as 草鱼 computers, 草鱼 communications 草鱼 equipment, 草鱼 audio, 草鱼 video. 草鱼 Compared 草鱼 with 草鱼 the 草鱼 conventional 草鱼 frequency 草鱼 counter,

8、digital 草鱼frequency 草鱼 meter 草鱼 have 草鱼 a 草鱼 high 草鱼 accuracy, 草鱼 measurement 草鱼 range 草鱼 and 草鱼 a 草鱼 good 草鱼reliability. 草鱼 It 草鱼 is 草鱼 one 草鱼 of 草鱼 important 草鱼 measure 草鱼 for 草鱼 frequency 草鱼 measurement:草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 The 草鱼 thesis 草鱼 research 草鱼 in 草鱼 design 草鱼 of 草鱼 digital 草鱼 frequency 草鱼 meter,F

9、PGA-based. 草鱼VHDL 草鱼 language 草鱼 is 草鱼 used 草鱼 to 草鱼 complete 草鱼 the 草鱼 design 草鱼 of 草鱼 digital 草鱼 frequency 草鱼 meter 草鱼 in 草鱼QuartusII,and 草鱼 completed 草鱼 草鱼 thesis 草鱼 with 草鱼 composited, 草鱼 compiled, 草鱼 simulated. 草鱼 Through 草鱼simulation 草鱼 and 草鱼 草鱼 analysis, 草鱼 The 草鱼 results 草鱼 show 草鱼 that 草鱼

10、the 草鱼 accuracy 草鱼 of 草鱼 measure 草鱼 for 草鱼the 草鱼 frequency. 草鱼 The 草鱼 main 草鱼 contents 草鱼 of 草鱼 this 草鱼 thesis 草鱼 are 草鱼 summarized 草鱼 as 草鱼 follows:草鱼 Firstly,it 草鱼 introduced 草鱼 草鱼 the 草鱼 草鱼 importance 草鱼 and 草鱼 basic 草鱼 content 草鱼 of 草鱼 digital 草鱼 frequency 草鱼meter, 草鱼 and 草鱼 current 草鱼 research

11、草鱼 is 草鱼 summarized 草鱼 .the 草鱼 main 草鱼 tasks 草鱼 and 草鱼 content 草鱼 of 草鱼 this 草鱼design 草鱼 are 草鱼 summarized.草鱼 Secondly,design 草鱼 and 草鱼 development 草鱼 environment 草鱼 of 草鱼 digital 草鱼 frequency 草鱼 meter 草鱼 are 草鱼introduced. 草鱼 FPGA, 草鱼 QuartusII 草鱼 and 草鱼 VHDL 草鱼 are 草鱼 described 草鱼 in 草鱼 detail.草鱼 T

12、hirdly,according 草鱼 to 草鱼 the 草鱼 actual 草鱼 needs 草鱼 of 草鱼 the 草鱼 digital 草鱼 frequency 草鱼 meter, 草鱼 design 草鱼method 草鱼 and 草鱼 design 草鱼 program 草鱼 are 草鱼 compared 草鱼 to 草鱼 achieve 草鱼 the 草鱼 functions 草鱼 of 草鱼 their 草鱼specific 草鱼 requirements, 草鱼 and 草鱼 defines 草鱼 the 草鱼 functions 草鱼 of 草鱼 each 草鱼 mod

13、ule 草鱼 to 草鱼 achieve 草鱼 the 草鱼function.草鱼 Lastly,the 草鱼 functions 草鱼 of 草鱼 each 草鱼 module 草鱼 achieved 草鱼 with 草鱼 VHDL 草鱼 language 草鱼programming, 草鱼 simulation 草鱼 and 草鱼 verify 草鱼 functionality 草鱼 of 草鱼 the 草鱼 digital 草鱼 frequency 草鱼 meter 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 Key 草鱼 words 草鱼 草鱼 FPGA， 鲤鱼 QuartusII 草鱼 ， 鲤鱼 VHD

14、L， 鲤鱼 digital 草鱼 frequency 草鱼 mete攀枝花学院毕业设计 (论文 ) 目 录 1 草鱼 攀枝花学院毕 业设计 (论文 ) 1 绪 论 1 草鱼 1 草鱼 草鱼绪 草鱼论 草鱼 草鱼 数字频率计 (DFM)是电子测量与仪表技术最基础的电子仪表类别之一 ,是计算机 、pork通讯设备 、 pork音频视频等科研生产领域不可缺少的测量仪器 ， 鲤鱼 而且它是数字电压表(DVM)必不可少的部件 ， 鲤鱼 因此 ， 鲤鱼 数字频率计的发展对整个电子产品的发展起着举足轻重的作用 。 草鱼 本文 采用测频法的思想 ， 鲤鱼 利用 FPGA 设计数字频率计 ， 鲤鱼 为提高检测可

15、靠性和效率奠定了坚实的基础 。 草鱼草鱼 草鱼 1.1 草鱼数字频率计概述 草鱼 数字频率计是一种用十进制数字显示被测信号频率的数字测量仪器 .它的基本功能是测量正弦信号 、 pork方波信号 、 pork尖脉冲信号及其他各种单位时间内变化的物理量 。草鱼 当今数字频率计不仅是作为电压表 、 pork计算机 、 pork天线电广播通讯设备 、 pork工艺过程自动化装置 。 草鱼 集成数字频率计由于所用元件少 、 pork投资少 、 pork体积小 、 pork功耗低 、 pork且可靠性高 、 pork功能强 、 pork易于设计和研发 ,使得它具有技术上的实用性和应用的广泛性 。 草鱼不论

16、从彩色电视机 、 pork电冰箱 ， 鲤 鱼DVD， 鲤鱼 还是现在家庭常用到的数字电压表 、 pork数字万用表等都包含有频率计 。 草鱼 在智能化 、 pork数字化 科技发展 的今天 ， 鲤鱼 数字频率计已成为频率计发展的方向 ， 鲤鱼 与传统的频率计相比 ， 鲤鱼 数字频率计具有 测量速度快 、 pork精度高 、pork量程大 、 pork设计 简单 、 pork读数方便 等优点 。 草鱼 因此 ， 鲤鱼 数字频率计的发展对整个电子产品的发展起着举足轻重的作用 1。 草鱼草鱼 近年来 ， 鲤鱼 我国在数字频率计研究领域发展迅速 。 草鱼 目前 ， 鲤鱼 数字频率计的设计可以直接面向用

17、户需求 ， 鲤鱼 根据系统的行为和功能要求 ， 鲤鱼 自 上至下的逐层完成相应的描述 、por k综合 、 pork优化 、 pork仿真与验证 ， 鲤鱼 直到生成器件 。 草鱼草鱼 草鱼 1.2 草鱼数字频率计的 国内外 研究现状 草鱼 由于社会发展和科技发展的需要 ， 鲤鱼 信息传输和处理的要求的提高 ， 鲤鱼 对频率的测量精度也提出了更高的要求 ， 鲤鱼 需要更高准确度的时频基准和更精密的测量技术 。 草鱼而频率测量所能达到的精度 ， 鲤鱼 主要取决于作为标准频率源的精度以及所使用的测量设备和测量方法 。 草鱼 目前 ， 鲤鱼 国内外使用的测频的方法有很多 ， 鲤鱼 有直接测频法 、 p

18、ork内插法 、 pork游标法 、 pork时间 -电压 变化法 、 pork多周期同步法 、 pork频率倍增法 、 pork频差倍增法以及相位比 较法等等 。 草鱼 直接测频的方法较简单 ， 鲤鱼 但精度不高 。 草鱼 内插法和游标法都是采用模拟的方法 ， 鲤鱼 虽然精度提高了 ， 鲤鱼 但是电路设计却很复杂 ； pork时间 -电压变化法是利用电容充放电时间进行测量 ， 鲤鱼 由于经 过 A/D 转换 ， 鲤鱼 速度较慢 ， 鲤鱼 且抗干扰能力较弱 。 草鱼 多周期同步法是精度较高的一种 。 草鱼 为了进一步的提高精度 ， 鲤鱼 通常采用攀枝花学院毕 业设计 (论文 ) 1 绪 论 2

19、 模拟内插法或游标法与多周期同步法结合使用 ， 鲤鱼 虽然精度有了进一步的提高 ， 鲤鱼但始终未解决 1 个字的计数误差 ， 鲤鱼 而且这些方法设备复杂 ， 鲤鱼 不利于推广 。 草鱼 频率误差倍增法可以减小计数器的 1 个字的误差 ， 鲤鱼 提高测量精度 。 草鱼 但用这种方法来提高测量精度是有限的 ， 鲤鱼 因为如要得到 132 10 的测量精度 ， 鲤鱼 就要把被测频率 xf 倍频到 111 / 2 1 0 H z 5 0 0 0 M H zxmf ， 鲤鱼 这无论是对倍频技术 ， 鲤鱼 还是对目 前 的计数器都是 很难实现的 。 草鱼 频差倍增 -多周期法是一种频差倍增法和差拍法相结合

20、的测量方法 。 草鱼 这种方法是将 被测信号和参考信号经 频差倍增使被测信号的相位起伏扩大 ， 鲤鱼 在通过混频器获得差拍信号 ， 鲤鱼 用电子计数器在低频下进行多周期测量 ， 鲤鱼 能在较少的倍增次数和同样的取样时 间 情况下 ， 鲤鱼 得到比测频法更高的系统分辨率和测量精度 。 草鱼 但是仍然存在着时标不稳而引入的误差和一定的触发误差 。 草鱼 以上只是对现存的几种主要的测频方法的概述 ， 鲤鱼 很显然从以上的分析中知道 ： pork 草鱼 不同的测频方法在不同的应用条 件下是具有一定的优势 。 草鱼 总之 ， 鲤鱼 频率 (时间 )测量技术发展非常快 。 草鱼 在频标方面 ， 鲤鱼 一方

21、面是追求新的更高稳定度和准确度的新型频标 ， 鲤鱼 据报道 ，鲤鱼 实验室中做出频率准确度优于 1310 的频标 。 草鱼 一方面是提供便于工业 、 pork科研应用的商品化频标 ， 鲤鱼 如小铯钟 、 pork铷频标 、 pork新型高稳定度晶体振荡器等这些工作多在计量研究与工业部门进行 。 草鱼 大量的工作在改进 、 por k创造新的测频原理 、 pork方法和仪器 ， 鲤鱼以便以更高的精度 、 por k速度 ， 鲤鱼 自动进行测量和 数据 处理 ， 鲤鱼 并向多功能 、 pork小型化 、 pork高性价比方向发展 。 草鱼 在提高测频精度方面 ， 鲤鱼 值得特别提出的有全同步取样技

22、 术和可校准通用电子计数器技术 ， 鲤鱼 它们使测频精度提高到一个新的水平 2。 草鱼 草鱼 我国的频率计不是落后发达国家太多 ， 鲤鱼 我国在这个领域的发展是极其迅速的 ， 鲤鱼现在的技术实际已是多年来见证 。 草鱼 我国现阶段电子产品的市场特点 ,电子数字化发展很快 。 草鱼 在我国和发达国家的发展情况是趋于一致的 ， 鲤鱼 数字频率计已经应用于高科技等产品上面 ， 鲤鱼 可以不无夸张的说没有不包含有频率计的电子产品 。 草鱼 我国的CD、 porkVCD、 por kDVD 和数字音响广播等新技术已大量进入市场 ;pork而在今天这些行业中都必须用到频率计 。 草鱼 到今天频率计已开始并

23、正在向智能 、 pork精细方向的发展 。 草鱼 草鱼 国外的发展比我国要早 ， 鲤鱼 所以在这些行业中还领先于我们 ， 鲤鱼 我国还是缺少开发和研发的资金投入 ， 鲤鱼 很多的电子企业都不太乐意去花大量的时间 、 pork资金和精力去研究和开发 ， 鲤鱼 这也就使得我国在这方面的人力和资金都不充足 ， 鲤鱼 也就无法于发达国家相比 ， 鲤鱼 不能够形成一个量产的效果 。 草鱼 从而很多的企业没有竞争力 ， 鲤鱼 这也和我国其他的民族产业存在相同的情况 ， 鲤 鱼 这也正是我国在高速发展后的今天很少有自己的民族品牌的原因 ， 鲤鱼 所以我国应该大力的支持自己的民族品牌 ， 鲤鱼 不仅仅是要在资

24、金和人才的投入 ， 鲤鱼 还要有具体的实际行动并起到一定的保护作用 。 草鱼 草鱼 草鱼 1.3 草鱼该 设计 研究的主要任务和内容 草鱼 攀枝花学院毕 业设计 (论文 ) 1 绪 论 3 该设计根据频率计原理 ， 鲤鱼 采用测频法的设计思想 ， 鲤鱼 在 QuartusII 开发环境中 ， 鲤鱼 利用 VHDL 语言 设计了数字频率计 ， 鲤鱼 并通过仿真验证了设计的正确性 。 草鱼 全文分为五 章 ， 鲤鱼 各章的内容安排如下 ： pork草鱼 第 1 章主要介绍 了 数字频率 计的使用场合 、 pork国内外研究现状 ， 鲤鱼 交代了该论文研究的主要任务和内容 。 草鱼 草鱼 第 2 章

25、 主要介绍了 数字频率计的开发环境 ： porkFPGA、 porkQuartusII、 porkVHDL。 草鱼 简单介绍 了 FPGA 以及用 FPGA 设计的 特点 、 pork优点和 用 FPGA 开发大规模数字系统的设计流程 ； pork介绍了 QuartusII 的发展和使用 ； pork介绍了本次设计所使用的 VHDL 语言的发展状况 、 por k优点 ， 鲤鱼 以及 VHDL 作为硬件描述语言编程 流程 。 草鱼草鱼 第 3 章介绍了 数字频率计的设计方案 ， 鲤鱼 对数字频率计的设计方法和设计方案进行了定性分析和选择 ， 鲤鱼 确定了设计要求 ， 鲤鱼 并划分了频率计各个模

26、块 ， 鲤鱼 确定了各个模块所要达到的功能 。 草鱼草鱼 第 4 章 具体实现频率计的功能并编程实现功能 。 草鱼 概述了实现方法原理 ； pork通过编程 ，鲤鱼 实现了各个模块的功能 ； pork通过 编译 仿真 分析并验证频率计所能实现的功能 。 草鱼草鱼 第 5 章对全文进行了总结 ， 鲤鱼 分析设计的不足和存在的问题 。 草鱼草鱼 草鱼 攀枝花学院毕业设计 (论文 ) 2 数字频率计开发环境介绍 4 草鱼 2 草鱼 草鱼数字频率计开发环境 介绍 草鱼 草鱼 2.1 草鱼 FPGA 简介 草鱼 2.1.1 草鱼FPGA简介 草鱼 传统的数字系统设计一般采用搭积木式的方法进行 ， 鲤鱼

27、即由器件搭建成电路板 ， 鲤鱼由电路板搭成数字系统 。 草鱼 系统常用的“积木块”是固定功能的标准集成电路 ， 鲤鱼如 74/ 草鱼 54 系列 (TTL)、 pork4000/4500 系列 (CMOS)芯片和一些固定功能的大规模集成电路 。 草鱼 设计者根据需要选择合适的器件 ， 鲤鱼 由器件组成电路板 ， 鲤鱼 最后完成系统设计 。 草鱼 传统的数字系统设计只能对电路板进行设计 ， 鲤鱼 通过设计电路板来实现系统功能 。 草鱼 进 入到 20 世纪 90 年代以后 ， 鲤鱼 电子设 计自动化 (Electronics 草鱼 Design 草鱼Automation,EDA)技术的发展和普及

28、给数字系统的设计带来了革命性的变化 。 草鱼 利用 EDA 工具 ， 鲤鱼 采用可编程逻辑器件 设计数字电路 ， 鲤鱼 正在成为数字系统设计的主流 3。 草鱼草鱼 草鱼 FPGA 是现场可编程门阵列 (Field 草鱼 Programmable 草鱼 Gate 草鱼 Array)的简称 。 草鱼 FPGA 器件及其开发系统是开发大规模数字集成电路的新技术 。 草鱼 它利用计算机辅助设计 ，鲤鱼 绘制出实现用户逻辑的原理图 、 pork编辑布尔方程或用硬件描述语言 方式作为设计输入 ； pork然后经过一 系 列转换程序 、 pork自动布局布线 、 pork模拟仿真的过程 ； pork最后生成

29、配置FPGA 器件的数据文件 ， 鲤鱼 对 FPGA 器件初始化 。 草鱼 这样就实现了满足用户要求的专用集成电路 ， 鲤鱼 真正达到了用户自行设计 、 pork自行研制和自行生产集成电路的目的 4。草鱼草鱼 FPGA 的基本特点主要有 ： por k草鱼 草鱼 采用 FPGA 设计 ASIC 电路 ， 鲤鱼 用户不需要投片生产 ， 鲤鱼 就能得到合用的芯片 。 草鱼草鱼 草鱼 FPGA 可做 其它全定制或半定制 ASIC 电路的中试样片 。 草鱼 草鱼 草鱼 FPGA 内部有丰富的触发器和 I/O 引脚 。 草鱼 草鱼 草鱼 FPGA 是 ASIC 电路中设计周期最短 、 pork开发费用最

30、低 、 pork风险最小的器件之一 。草鱼 草鱼 草鱼 FPGA 采用高速 CHMOS 工艺 ， 鲤鱼 功耗低 ， 鲤鱼 可以与 CMOS、 porkTTL 电平兼容 。 草鱼 草鱼 FPGA 是由存放在片内 RAM 中的程序来设置其工作状态的 ， 鲤鱼 因此 ， 鲤鱼 工作时需要对片内的 RAM 进行编 程 。 草鱼 用户可以根据不同的配置模式 ， 鲤鱼 采用不同的编程方式 。草鱼草鱼 FPGA 器件具有下列优点 ： por k草鱼 草鱼 随着超大规模集成电路 (Very 草鱼 Large 草鱼 Scale 草鱼 IC,VLSI)工艺的不断提高 ， 鲤鱼 单一芯片内部可以容纳上百万个晶体管

31、， 鲤鱼 FPGA 芯片的规模也越来越大 ， 鲤鱼 其单片逻辑门攀枝花学院毕业设计 (论文 ) 2 数字频率计开发环境介绍 5 数已达到上百万门 ， 鲤鱼 所实现的功能越来越强 ， 鲤鱼 同时还可以实现系统集成 。 草鱼草鱼 草鱼 FPGA 芯片在出厂之前 100%都做过测试 ， 鲤鱼 不需要设 计人员承担投资风险和费用 ， 鲤鱼 设计人员只需在自己的实验室里就可以通过相关的软硬件环境来完成芯片的最终功能设计 。 草鱼 所以 ， 鲤鱼 FPGA 的资金投入少 ， 鲤鱼 节省了许多潜在的花费 。 草鱼草鱼 草鱼 用法可以反复的编程 、 pork擦除 、 pork使用 ， 鲤鱼 或者在外围电路不动

32、的情况下 ， 鲤鱼 用不同的实现软件就可以实现不同的功能 。 草鱼 因此 ， 鲤鱼 用 FPGA 试制样本 ， 鲤鱼 能以最快的速度占领市场 。 草鱼 FPGA 软件包中有各种输入工具 、 pork仿真工具 、 pork版图设计工具及编程器等全线产品 ， 鲤鱼 使电路设计 人员在很短的时间内就可以完成电路的输入 、 por k编译 、 pork优化 、 pork仿真 ， 鲤鱼 直至最后芯片的制作 。 草鱼 当电路有很少的改动时 ， 鲤鱼 更能显示出 FPGA的优势 。 草鱼 电路设计人员使用 FPGA 进行电路设计时 ， 鲤鱼 不需要具备专门的 IC 深层次的知识 ， 鲤鱼 FPGA 软件易学

33、易用 ， 鲤鱼 可以使设计人员集中精力进行电路设计 ， 鲤鱼 快速将产品推 向市场 5。 草鱼草鱼 草鱼 2.1.2 草鱼FPGA设计流程 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 FPGA 的设计过程是利用 EDA 开发软件和编程工具对器件进行开发的过程 。草鱼 FPGA 的一般设计流程如图 2.1 所示 ， 鲤鱼 包括设计准 备 、 pork设计输入 、 pork功能仿真 、 pork设计处理 、 por k时序仿真和器件编程及测试七个 步骤 。 草鱼草鱼 草鱼 设计准备 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 草鱼 在系统设计之前 ， 鲤鱼 首先要进行的是方案论证 ， 鲤鱼 系统设计和器件选择等准备工作 。 草鱼草

34、鱼 草鱼 设计输入 草鱼 草鱼 设计输入是设计人员将所设计的系统或电路以开发软件要求的某种形式表示出来 ， 鲤鱼 并送入计算机的过程 。 草鱼 设计输入通常有以下三种形式 。 草鱼草鱼 原理图输入 方式 草鱼 原理图输入方式是一种最直接的设计描述方式 ， 鲤鱼 要设计什么 ， 鲤鱼 就从软件系统提供的元件库中调出来 ， 鲤鱼 画出原理图 。 草鱼草鱼 HDL(硬件描述语言 )输入方式 草鱼 硬件描述语言是用文本方式描述设计的 ， 鲤鱼 它分为普通硬件描述语言和行为描述语言 。 草鱼草鱼 3) 草鱼 波形输入方式 草鱼 草鱼 波形输入方式主要用来建立和编辑波形设计文件 ， 鲤鱼 以及输入仿真向量

35、和功能测试向量 。 草鱼草鱼 草鱼 功能仿真 草鱼 功能仿真在编译之前对用户所设计的电路进行逻辑功能验证 ， 鲤鱼 此时的仿真没有延攀枝花学院毕业设计 (论文 ) 2 数字频率计开发环境介绍 6 时信息 ， 鲤鱼 仅对初步的功能进行检测 。 草鱼草鱼 草鱼 设计处理 草鱼 设计处理时器件设计中的核心环节 。 草鱼 在设计处理过程中 ， 鲤鱼 编译软件将对设计输入文件进行逻辑化简 、 por k综合优化和适配 ， 鲤鱼 最后产生编程用的编程文件 。 草鱼草鱼 语法检查和设计规则检查 草鱼 设计输入完成后 ， 鲤鱼 首先进行语法检查 ， 鲤鱼 如原理图中有无漏连信号线等 ， 鲤鱼 并及时列出错误信

36、息报告供设计人员修改 ， 鲤鱼 然后进行设计规则检验 ， 鲤鱼 并将编译报告列出 ，鲤鱼 指明违反规则情况以供设计人员纠正 。 草鱼草鱼 逻辑优化和综合 草鱼 简化 所有的逻辑方程或用户自建的宏 ， 鲤鱼 使设计所占用的资源最少 。 草鱼草鱼 适配和分割 草鱼 确立优化以后的逻辑能否与器件中的宏单元和 I/O 用单元适配 ， 鲤鱼 然后将设计分割为多个便于识别的逻辑小块形式映射到器件相应的宏单元中 。 草鱼草鱼 4) 草鱼 布局和布线 草鱼 布局和布线工作时在上面的设计工作完成后由软件自动完成的 ， 鲤鱼 它以最优的方式对逻辑元件布局 ， 鲤鱼 并准确地实现元件间的互连 。 草鱼草鱼 草鱼 时

37、序仿真 草鱼 时序仿真又称后仿真或延时仿真 。 草鱼 在设计处理以后 ， 鲤鱼 对系统和各模块进行时序仿真 ， 鲤鱼 分析其时序关系 ， 鲤鱼 估计设计的性能 ， 鲤鱼 以及检查和消除竞争冒险等式非常必要的 。 草鱼草鱼 草鱼 器件编程测试 草鱼 时序仿真完成后 ， 鲤鱼 软件就可产生供器件编程使用的数据文件 6。 草鱼草鱼 草鱼 图 2.1 草鱼 可编程器件 FPGA 的一般设计流程 草鱼 草鱼 2.2 草鱼 QuartusII 简介 草鱼 QuartusII 软件是美国 Altera 公司的第四代 EDA 开发软件 ， 鲤鱼 QuartusII 是 Altera 前一代 FPGA/CPLD

38、 集成环境 MAX+plusII 的更新换代产品 ， 鲤鱼 其界面友好 、 pork使用便捷 。 草鱼 它 提供了一种与结构无关的设计环境 ， 鲤鱼 非常适应具体的设计需要 。 草鱼 QuartusII软件 还 提供了 方便的设计输入方式 、 pork快速的编译和直接易懂的器件编程 ， 鲤鱼 支持原理图 、 porkVHDL、 porkVerilogHDL 以及 AHDL(Altera 草鱼 Hardware 草鱼 Deseription 草鱼 Language)等多种设计输入形式 ， 鲤鱼 内嵌自有的综合器以及仿真器 ， 鲤鱼 可以完成从设计输入到硬件配置的完整 PLD 设计流程 。 草鱼 能够支持逻辑门数在百万门以上的逻辑器件的开发 ， 鲤鱼 并且为第三方工具提供了无缝接口 。 草鱼 QuartusII 软件支持的器件有 ： porkStratix 、