适用多功能数字钟(EDA技术课程设计)

课程设计说明书课程设计名称：EDA技术课程设计题目：适用多功能数字钟学生姓名：王江海专业：信息工程学号：312007080609114指导教师：杨坤明日期：2010年6月18日成绩西华大学课程设计说明书适用多功能数字钟摘要：Verilog是广泛应用的硬件描述语言，可以用在硬件设计流程的建模、综合和模拟等多个阶段。随着硬件设计规模的不断扩大，应用硬件描述语言进行描述的CPLD结构，成为设计专用集成电路和其他集成电路的主流。通过应用VerilogHDL对适用多功能数字钟的设计，达到对VerilogHDL的理解，同时对CPLD器件进行简要了解。本文的研究内容包括:应用VerilogHDL对适用多功能数字钟进行设计。关键词：适用多功能数字钟；硬件描述语言Abstract：Verilogisthemostwidelyusedhardwaredescriptionlanguage.Itcanbeusedtothemodeling,synthesis,andsimulationstagesofthehardwaresystemdesignflow.Withthescaleofhardwaredesigncontinuallyenlarging,describingtheCPLDwithHDLbecomethemainstreamofdesigningASICandotherIC.TocomprehendVerilogHDLandgetsomeknowledgeofCPLDdevice,wedesignablockwithseveralfunctionswithVerilogHDL.Thisthesisisabouttodiscusstheabovethereaspects:DesignApplytothemultifunctionaldigitalclockwithVerilogHDL.Keywords：Applytothemultifunctionaldigitalclock;hardwaredescriptionlanguage西华大学课程设计说明书目录1前言........................................................................................................................................11.1课题的背景和目的..........................................................................................................11.2EDA技术的介绍.............................................................................................................11.3EDA技术的发展.............................................................................................................21.4EDA技术的发展趋势.....................................................................................................22总体方案设计........................................................................................................................42.2方案比较...........................................................................................................................42.3方案论证..........................................................................................................................52.4方案选择...........................................................................................................................53.单元模块电路简介与设计.....................................................................................................53.1晶体振荡电路模块.........................................................................................................73.2JTAG下载电路模块........................................................................................................73.3显示电路模块..................................................................................................................73.4闹钟驱动电路模块..........................................................................................................83.5电源电路模块..................................................................................................................84.基于VERILOGHDL语言的软件设计..............................................................................115系统仿真及调试...................................................................................................................206设计总结..............................................................................................................................236.1设计小结……………………………………...……………………………………….236.2设计收获…………………………………...…..……………………………………..236.3设计改进…………………………………...…..……………………………………..237致谢.......................................................................................................................................248参考文献...............................................................................................................................25附录一：CPLD中顶层模块连接图.......................................................................................26附录二：在QUARTUSII软件中利用硬件描述语言描述电路后，用RTLVIEWERS生成的对应的电路图如下..............................................................................................................27第页1西华大学课程设计说明书1前言随着电子技术的发展，现场可编程们陈列FPGA和复杂可编程逻辑器件CPLD的出现，使得电子系统的设计者利用与器件相应的电子软件CAD，可以设计出自己专用的集成电路ASIC器件。这种可编程ASIC不仅使设产品达到小型化、集成化和和高可靠性。还减小设计成本和设计周期，而且器件据用用户可编程特性。在现现代计算机技术和电子工艺的发展，使得现代数字系统的设计和应用进入了新的阶段。电子设计自动化（EDA）技术在数字设计中起的作用越来越重要，新的工具和新的设计方法不断推出，可编程逻辑器件不断增加新的模块，功能也是越来越强，硬件设计语言也顺应形势，推出新的标准，更加好用，更加便捷。1.1课题的背景和目的二十一世纪是信息化高速发展的世纪，产业的信息化离不开硬件芯片的支持。芯片技术的进步是推动全球信息化的动力。因此在二十一世纪掌握芯片技术是十分有必要的。本次课题是计算机组成原理的课程设计，这次课题旨在通过自己对所需功能芯片的设计与实现来巩固以前所学的计算机硬件基础知识，同时也提高动手实践的能力，还有为将来进行更大规模更复杂的开发积累经验。1.2EDA技术的介绍EDA是电子设计自动化（ElectronicDesignAutomation）缩写，是90年代初从CAD（计算机辅助设计）、CAM（计算机辅助制造）、CAT（计算机辅助测试）和CAE（计算机辅助工程）的概念发展而来的。EDA技术是以计算机为工具，根据硬件描述语言HDL（HardwareDescriptionlanguage）完成的设计文件，自动地完成逻辑编译、化简、分割、综合及优化、布局布线、仿真以及对于特定目标芯片的适配编译和编程下载等工作。硬件描述语言HDL是相对于一般的计算机软件语言，如：C、PASCAL而言的。HDL语言使用与设计硬件电子系统的计算机语言，它能描述电子系统的逻辑功能、电路结构和连接方式。设计者可利用HDL程序来描述所希望的电路系统，规定器件结构特征和电路的行为方式；然后利用综合器和适配器将此程序编程能控制FPGA和CPLD内部结构，并实现相应逻辑功能的的门级或更底层的结构网表文件或下载文件。目前，就FPGA/CPLD开发来说，比较常用和流行的HDL主要有ABEL-HDL、AHDL和VHDL。第页2西华大学课程设计说明书1.3EDA技术的发展可将EDA技术分为三个阶段：（1）七十年代为CAD阶段，人们开始用计算机辅助进行IC版图编辑、PCB布局布线，取代了手工操作，产生了计算机辅助设计的概念。（2）八十年代为CAE阶段，与CAD相比，除了纯粹的图形绘制功能外，又增加了电路功能设计和结构设计，并且通过电气连接网络表将两者结合在一起，实现了工程设计，这就是计算机辅助工程的概念。CAE的主要功能是：原理图输入，逻辑仿真，电路分析，自动布局布线，PCB后分析。（3）九十年代为ESDA阶段，尽管CAD/CAE技术取得了巨大的成功，但并没