自动转换量程频率计控制器(4)

随着集成工艺的改进，3.3V供电的CPLD已进入应用领域，并逐渐成为主流，其他旨在降低功耗的产品（例如零支持功耗的芯片等）也有生产。内核电压为2.5V、1.8V供电的产品也陆续问世。以上各种特色的芯片可供用户在需要时选用。

4. IP的使用和嵌入式模块

随着芯片规模的日益扩大，系统功能的日益复杂，特别是片上系统的出现、如仍按常规的设计方法，开发周期将会很长，设计质量也会受到影响。因此，IP（Intellectual Property知识产权）应运而生。

人们可以将合适的IP软核（Core）或其他形式的核，作为嵌入式模块装在自己的设计中，方便而快捷地完成一个系统地设计。对处理器类IP核的嵌入，须在芯片对外接口上有特殊的安排。现在，各半导体公司的CPLD新产品已注意到此问题，并有相应的产品问世。

5.混合编程技术

关于可编程模拟电路（PAC，Programmable Analog Circuit）正在研究之中，已有一些PAC的芯片问世，片中包含一些增益可调额的放大器和滤波器等，但目前还未到广泛使用，在不久的将来，带有放大器、比较器、A/D变换器、滤波器等模拟器件的混合可编程器件将进入应用领域。

2.3 VHDL语言简介

2.3.1 VHDL的发展情况与特点

VHDL诞生于1982年。在1987年底，VHDL被IEEE和美国国防部确认为标准硬件描述语言。自IEEE公布了VHDL的标准版本，IEEE-1076（简称87版)之后，各EDA公司相继推出了自己的VHDL设计环境，或宣布自己的设计工具可以和VHDL接口。此后VHDL在电子设计领域得到了广泛的接受，并逐步取代了原有的非标准的硬件描述

语言。而VHDL是由GDA(Gateway Design Automation)公司的PhilMoorby在1983年末首创的，最初只设计了一个仿真与验证工具，之后又陆续开发了相关的故障模拟与时序分析工具。1985年Moorby推出它的第三个商用仿真器VXL,获得了巨大的成功，从而使得VHDL迅速得到推广应用。1989年CADENCE公司收购了GDA公司，使得VHDL成为了该公司的独家专利。1990年CADENCE公司公开发表了VHDL,并成立LVI组织以促进VHDL成为IEEE标准，即IEEE Standard 1364-1995。

VHDL语言主要用于描述数字系统的结构、行为、功能和接口，与其他硬件描述语言相比，VHDL语言有如下优越之处：

（1）VHDL语言支持自上而下（Top Down）和基于库（Library Base）的设计方法，还支持同步电路、异步电路、FPGA以及其他随机电路的设计。

（2）VHDL语言具有多层次描述系统硬件功能的能力，可以从系统的数学模型直到门级电路，其高层次的行为描述可以与低层次的RTL描述和结构描述混合使用，还可以自定义数据类型，给编程人员带来较大的自由和方便。

（3）VHDL对设计的描述具有相对独立性，设计者可以不懂硬件的结构，也不必关心最终设计实现的目标器件是什么。

（4）VHDL具有电路仿真与验证功能，可以保证设计的正确性，用户甚至不必编写如何测试相量便可以进行源代码级的调试，而且设计者可以非常方便地比较各种方案之间的可行性及其优劣，不需做任何实际的电路实验。

（5）VHDL语言可以与工艺无关编程。

（6）VHDL语言标准、规范，易于共享和复用。

2.3.2 VHDL语言结构

图2.11 VHDL程序结构框图

图2.11中是VHDL的全部结构，但实际上并不需要全部的结构，就像在许多设计项目中，大部分工程师只用到VHDL其中的30%的语法。通常图2.12的结构才是基本和必需的。

USE定义区 ENTITY定义区 ARCHITECTURE定义区

图2.12 VHDL程序基本结构

（1）实体

实体作为一个设计实体的组成部分，其功能是对这个设计实体与外部电路进行接口描述，它是设计实体的表层设计单元。实体说明部分规定了设计单元的输入输出接口信

号或引脚，它是设计实体对外一个通信界面。就一个设计实体面言，外界所看到的仅仅是它的界面上的各种接口。它可以拥有一个或多个结构体，用于描述此设计实体的逻辑结构和逻辑功能，对于外界来主，这一部分是不可见的。不同逻辑功能的实体可以拥有相同的实体描述，这是因为实体类似于原理图中的一个部件符号，而其的逻辑功能是由设计实体中结构体的描述确定的。实体是VHDL的基本设计单元，它可以对一个门电路、一个芯片、一块电路板乃至整个系统进行接口描述。其结构：

ENTITY 实体名 IS

[GENERIC（常数名：数据类型[：设定值] ； {常数名：数据类型[：设定值] }）；]

[PORT（端口名：端口模式 数据类型； {端口名：端口模式 数据类型}）；] END ENTITY 实体名； （2）结构体

结构体是实体所定义的设计实体中的一个组成部分。结构体描述设计实体的内部结构和实体端口间的逻辑关系。结构体由六部分组成：

1.对数据类型、常数、信号、子程序和元件等元素的说明部分；

2.描述实体逻辑行为的，以各种不同的描述风格表达的功能描述语句，它们包括各种形式的顺序描述语句和并行描述语句。其语句格式如下：

ARCHITECTURE 结构体名； [说明语句] BEGIN

[功能描述语句]

END ARCHITECTURE 结构体名；

3.块语句是由一个系列并行执行语句构成的组成体，它的功能是将结构中的并行语句组成一个或多个模块。

4.进程语句定义顺序语句模块，用以将从外部获得的信号值，或内部的运算数据向其它的信号进行赋值。

5.信号赋值语句将设计实体内的处理结果向定义的信号或界面端口进行赋值。 6.子程序调用语句用以调用过程或者函数，并将此元件的端口与其它的元件、信号或高层次实体的界面端口进行连接。

功能描述语句结构 结构体（ARCHITECTURE） 说明语句

块语句（BLOCK） 进行语句（PROCESS） 信号赋值语句 子程序调用语句 元件例化语句 图2.13 结构体构造图

系统电路的软件设计可采用工具软件Max+plusII，用该工具软件所支持的语言——硬件描述语言VHDL，以文本的方式进行编程输入。在编程时分别对控制、计数、锁存、译码等电路模块进行VHDL文本描述，使每个电路模块以及器件都以文本的形式出现，然后通过编译、波形分析、仿真、调试来完善每个器件的功能。单个器件制作完成后，

百度搜索“77cn”或“免费范文网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，免费范文网，提供经典小说综合文库自动转换量程频率计控制器(4)在线全文阅读。