EDA课程设计报告-8-3优先编码器EDA课程设计报告.docx

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1、Xxxx高校课程设计任务书课程硬件课程设计题目8-3优先级编码器设计专业姓名学号主要内容、基本要求等一、主要内容：利用E1.教学试验箱、微机和QUanUS11软件系统，运用VHD1.语言输入方法设计8-3优先编码器，叫以利用层次设计方法和VHD1.语言，完成硬件设计设计和仿真.最终在E1.教学试验箱中实现。二、基本要求：设计并实现一个8-3优先级编码器，要求10优先级最高，7优先级戢低，编码输出为原码。三、扩展要求：输入端加使能端，在使能端为有效的低电平常，进行编码：在使能湍为无效的高电平常，输出高阻状态。四、参考文献：1杨刚,龙海燕.现代电子技术THD1.与数据系统设计.北京：电子工业出版社

2、,2004黄仁欣.EDA技术好用教程.北京:清华曲校出版社,20063潘松VHD1.好用教程M.成都:电子科技高校出版社,20004李国阍，朱维勇.电了技术试验指导书.合肥:中国科技高校出版社,20005宋振辉.EDA技术与VHD1.北京：北京高校出版社,2008完成期限18-19周指导老师张岩专业负费人富字2011年6月28日第1章收述11. 1EDA的概念11.2 EDA技术及应用21.3 EDA技术发展趋势21.4 QUarlUSIl特点介绍3第2章述语自一VHD1.42. 1YHD1.的简介42. 2VHD1.语言的特点42. 3VHD1.的设计流程5第3章8-3优先码的四63. 1编

3、码器的工作原理64. 28-3优先编码器的设计65. 38-3优先编码器仿真及分析73.4在试验箱上实现8-3优先编码器8结论U今考文*12第I章概述1.1 EDA的概念ED技术是在电子CAD技术基础上发展起来的计算机软件系统，是指以计算机为工作平台，融合了应用电子技术、计算机技术、信息处理及智能化技术的最新成果，进行电子产品的自动设计。利用EDA工具，电子设计册可以从概念、算法、协议等起先设计电子系统，大量工作可以通过计算机完成,并可以将电子产品从电路设计、性能分析到设计出IC版图或PCB版图的整个过程在计算机上自动处理完成.现在对EDA的概念或范畸用得很宽.包括在机械、电子、通信、航空航天

4、、化工、矿产、生物、医学、军事等各个领域,都有EDA的应用.目前EDA技术已在各大公司、企事业单位和科研教学部门广泛运用。例如在飞机制造过程中，从设计、性能测试及特性分析直到飞行模拟，都可能涉及到EDA技术,本文所指的EDA技术，主要针对电子电路设计、PCB设计和IC设计。EDA设计可分为系统级、电路级和物理实现级。EDA是电子技术设计自动化，也就是能够帮助人们设计电子电路或系统的软件工具。该工具可以在电子产品的各个设计阶段发挥作用，使设计更困难的电路和系统成为可能.在原理图设计阶段，可以运用EDA中的仿式工具论证设计的正确性：在芯片设计阶段，可以运用EDA中的芯片设计工具设计制作芯片的版图：

5、在电路板设计阶段，可以运用EDA中电路板设计工具设计多层电路板，特殊是支持硬件描述语言的EDA工具的出现，使用雄数字系统设计自动化成为可能，只要用硬件描述语言将数字系统的行为描述正确，就可以进行该数字系统的芯片设计与制造。21世纪将是EDA技术的高速发展期,EDA技术将是对21世纪产生重大影响的十大技术之一硬件描述语言：硬件描述语言(HD1.)是一种用于进行电子系统硬件设计的计算机高级语言，它采纳软件的设计方法来描述电子系统的逻辑功能、电路结构和连接形式。常用硬件描述语言有HD1.,Verilog和VHD1.语言。Hl1.2 EDA技术及应用EDA在教学、科研、产品设计与制造等各方面都发挥着巨

6、大的作用。在教学方面，几乎全部理工科(特殊是电子信息)类的高校都开设了EDA课程。主要是让学生/解EDA的基本概念和基本原理、驾驭用HDl.语言编写规范、驾驭逻辑综合的理论和算法、运用EDA工具进行电子电路课程的试验并从事简洁系统的设计。一般学习电路仿真工具（如EWB、PSPlCE）和P1.D开发工具（如AItera/Xilinx的器件结构及开发系统），为今后工作打下基础。在产品设计与制造方面，包括前期的计修机仿真，产品开发中的EDA工具应用、系统级模拟及测试环境的仿真，生产流水线的EDA技术应用、产品测试等各个环节。如PCB的制作、电子设备的研制与生产、电路板的焊接、ASIC的流片过程等。从

7、应用领域来看，EDA技术已经渗透到各行各业，如上文所说，包括在机I或、电子、通信、航空航天、化工、矿产、生物、医学、军事等各个领域,都有EDA有应用。另外，EDA软件的功能日益强大，原来功能比较堆一的软件，现在增加一艮多新用途“如AUtOCAD软件可用于机械及建筑设计，也扩展到建筑装璜及各类效果图，汽车和飞机的模里、电影绝技等领域，1211.3 EDA技术发展趋势印度正在成为电子设计臼动化领域发展最快的两个市场，年熨合增长率分别达到了50%和30%。EDA技术发展迅猛，完全可以用日新月异来描述。EDA技术的应用广泛，现在已涉及到各行各业。EDR水平不断提海，设计工具趋于完备的地步。EDA市场日

8、趋成熟,但我国的研发水平仍很行限,尚需迎头赶上。EDA技术在进入21世纪后，由于更大规模的FPGA器件的不断推出，在仿真和设计两方面支持标准硬件描述语言的功能强大的EDA软件不断更新、增加，使电子EDA技术得到了更大的发展。电子技术全方位纳入EDA领域，EDA使得电了领域各学科的界限更加模树.更加互为包涵,突出表现在以下几个方面：使电子设计成果以自主学问产权的方式得以明确表达和确认成为可能：基于EDA工具的ASIC设计标准单元已涵盖大规模电了系统及Ip核模块；软硬件IP核在电子行业的产业领域、技术领域和设计应用领域得到进步确认：SoC高效低成本设计技术的成熟，陨着半导体技术、集成技术和计算机技

9、术的迅猛发展，电子系统的设计方法和设计手段都发生了很大的变更。可以说电子EDA技术是电子设计领域的场革命.传统的“固定功能集成块十连线”的设计方法正逐步地退出历史舞台，而基于芯片的设计方法正成为现代电7系统设计的主流。作为高等院校有关专业的学生和广阔的电子工程师了解和驾驭这一先进技术是势在必行，这不仅是提高设计效率的须要，更是时代发展的需求，只有暂驭了EDA技术才有实力参加世界电子工业市场的竞夕，才能生存与发展。随若科技的进步，电子产品的更新日新月异，EI）A技术作为电子产品开发研制的源动力，已成为现代电了设计的核心。所以发展EDA技术物是电子设计领域和电子产业界的一场重大的技术革命，同时也对

10、电类课程的教学和科研提出了更深更高的要求。特殊是EDA技术在我国尚未普及，驾驶和普及这一全新的技术，将时我国电子技术的发展具有深远的意义。在EDA软件开发方面，目前主要集中在美国。但各国也正在努力开发相应的工具。日本、韩国都有ASlC设计工具，但不对外开放.中国华大集成电路设计中心，也供应IC设计软件，但性能不是很强。信任在不久的将来会有更多更好的设计工具在各地开花并结果1.4 QuartusII特点介绍QuartusIl是Altera公司的综合性P1.D开发软件，支持原理图、VHD1.、VerilogHD1.以及AHD1.(AlteraHardwareDescription1.anguage

11、)等多种设计输入形式，内嵌自有的综合器以及仿真器，可以完成从设计输入到硬件配置的完整P1.D设计潦程。QUartUSn可以在XP、1.inUX以及UniX上运用，除了可以运用TCI脚本完成设计流程外，供应了完善的用户图形界面设计方式。具有运行速度快，界面统一，功能集中，易学易用等特点。QuarlusII支持Altera的IP核,包含了1.PMZMegaFUnCIiOn宏功能模块库，运用户可以充分利用成熟的模块，简化了设计的困难性、加快了设计速度。对第三方EDA工具的良好支持也运用户可以在设计流程的各个阶段运用熟识的第三方EDA工具。此外，Quartus11通过和DSP.Builder工具与Ma

12、tlabZSimulink相结含，可以便利地实现各种DSP应用系统：支持AItera的片上可编程系统(SOK)开发，集系统级设计、嵌入式软件开发、可编程逻辑设计于一体，是一种综合性的开发平台。MaxplusIl作为AIlera的上一代P1.D设计软件，由于其精彩的易用性而得到了广泛的应用。目前Altera已经停止了对MaXPlUSll的更新支持，QuartusIl与之相比不仅仅是支持器件类型的丰京和图形界面的变更Altera在QUartUS11中包含了很多诸如SignaITaPIRChipEditOr和RT1.Viewer的设计协助工具，集成了SOPC和HardCopy设计流程，并且维承了Ma

13、XPIUSII友好的图形界面及简便的运用方法。AlteraQuartuslI作为一种可编程逻辑的设计环境，由于其强大的设计实力和直观易用的接口,越来越受到数字系统设计者的欢迎。141第2章硬件描述语言VHD1.2 .1VHD1.的简介VHD1.语言是种用于电路设计的高级语言。它在80年头的后期出现。最初是由美国国防部开发出来供美军用来提而设计的牢靠性和缩减开发周期的种运用范围较小的设计语言。但是，由于它在肯定程度上满意了当时的设计需求，于是他在1987年成为AIZIEEE的标准(IEEESTD1076-1987),1993年更进一步修订,变得更加完备,成为AMEEE的Avieeestd1076

14、-1993标准。目前，大多数的CAD厂商出品的EDA软件都兼容了这种标准。VHD1.的英文全写是：VHSlC(VeryHigheedIntegratedCircuit)HardwareDcscriptiong1.UngUagC,翻译成中如就是超速集成电路硬件描述语言。因此它的应用主要是应用在数字电路的设计中。1,12.2VHD1.语言的特点VHD1.是种用般文本形式改计数字系统的硬件描述语言，主要用于描述数字系统的结构、行为、功能和接口，可以在任何文字处理软件环境中编辑。除了含有很多具有硬件特征的语句外，其形式、描述风格及语法非常类似于计算机高级语言。VHD1.程序将一项工程设计项目(或称设计

15、实体)分成描述外部端口信号的可视部分和描述端口信号之间逻辑关系的内部不行视部分，这种符设计项目分成内、外两个部分的概念是硬件描述语言(HD1.)的基本特征。当一个设计项目定义了外部界面(端口)，在其内部设计完成后，其他的设计就可以利用外部端口干脆调用这个项目。VHD1.的主要特点如下：1 .作为HD1.的第一个国际标准，VHD1.具有很强的可移植性。2 .具有丰富的模拟仿真语句和库函数，随时可对设计进行仿真模拟，因而能将设计中的钳误消退在电路系统装配之前,在设冲早期就能检杳设计系统功能的可行性，有很强的预料实力。3 .VHD1.有良好的可读性，接近高级语言，简洁理解。4 .系统设计与硬件结构无

16、关，便利了工艺的转换，也不会因工艺变更而使描述过时,5 .支持模块化设计，可将大规模设计项目分解成若干个小项目，还可以把已有的设计项H作为一个模块调用。6 .对于用VHD1.完成的一个确定设计，可以利用EDA工具进行逻辑综合和优化，并能自动地把VHD1.描述转变成门电路级网表文件。7 .设计敏捷，修改便利，同时也使于设计结果的沟通、保存和重用，产品开发速度快，成本低。1612.3VHD1.的设计流程它主要包括以下几个步骤：1 .文本编辑：用任何文木编辑器都可以进行，也可以用专用的HD1.编软环境。通常VHD1.文件保存为.vhd文件，VeriIog文件保存为、文件2 .运用编译工具编译源文件.

17、3 .功能仿斑：将文件调入HD1.仿真软件进行功能仿真，检查逻辑功能是否正确（也叫前仿真，对简洁的设计可以跳过这一步，只在布线完成以后，进行时序仿真）4 .逻辑综合：将源文件调入逻辑综合软件进行综合，即把语言综合成城简的布尔表达式。逻辑综合软件会生成edf或edif的EDA工业标准文件。5 .布局布线：将.edf文件调入P1.D厂家供应的软件中进行布线，即把设计好的逻辑安放P1.D/FPGA内。6 .时序仿真：须要利用在布局布线中获得的精确参数，用仿真软件验证电路的时序。（也叫后仿真）通常以上过程可以都在P1.D/FPGA厂家供应的开发工具。7 .烧写器件BEGINif(Eanable=W)T

18、HENIE(din(O)三,1,)THENoutput=000：THENoutputTHENoutputTHENoutputTHENoutputTHENoutputTHENoutput=100”=-oo,=110=001”=10=OilE1.SIF(din(D=1)E1.SlP(din(2)=)E1.SlFdin(3)=)B1.SlFdin(D=1)E1.SIF(din(5)=1)E1.SIF(din(6)=)EI.SEoutput=*111ENDIF：E1.SEoutputehav:3.3 8-3优先编码器仿真及分析时其仿爽图进行仿久分析：din为输入信号组，它由din7-din八个输入信号

19、组成。output为输出信号组，它由OUt.put2-output0三个二进制代码输信号组成。enable为使能端，当enable为。时编码器工作,当使能端为】时输出高阻状态。当din为1时，即输入为：1*时,输出111,当din为。时，输出由优先级仅次于din的dinl确定，即输入为:01*时，输出110,紧接着依次类推，分别得出输入为:001*时,输出101,输入为：OOOI*时,输出100,输入为OooOI*时，输出为011。到此为止由于使能段变为高电平，瑜出信号为高阻状态，但可以推断出当输入为OoOool*时，输出010.输入为0000001*时，输出001,输入为00000001时,

20、输出为000。3.4 在试验箱上实现8-3优先编码器首先设置八-优先编科器器下载板芯片引脚，如下图所示CQoooDQooAoodElDQOQAQQa匕0XT”VamagudsEFfm2BS1.CW5图3-2引脚设置示意试验箱各部分导线链接完毕后起先向试验箱烧录程序,畲0dsW5giftfSur.Rra三,三三如下图所示SeofatT图3-3程序烧录示意图OOCWvZ,OOOOA如上图所示程序已经胜利烧录进芯片中，下面起先在试验箱上实现8-3编码潺的功能。下图为试验箱的详细连线图图3-4试验箱连程示意图由上图可知，使能端为。芯片正常工作，d至17输入端均为0,则输出端应为Ill,输出结果如卜图所

21、示：图3-5输出结果示意图下面测试使能端为1时芯片的工作状况：Tr*r.TMr.11M*W*l图3-6揄入端示意图由上图所示，使能端为I芯片不工作，输入端取随意值，此时输出端应为高阻状态，输出结果如卜图所示:输出端为高阳状态，没有灯亮。结论通过两星期的惊慌工作，最终完成了我的设计任务一一基于VHD1.的编码者的设计。通过本次课程设计的学习，我深深的体会到设计课的重要性和目的性所在。本次设计课不仅仅培育了我们实际操作实力，也培育了我们敏捷运用课本学问，理论联系实际，独立自主的进行设计的实力.它不仅仅是一个学习新学问新方法的好机会，同时也是对我所学学问的一次综合的检验和更习，使我明白了自己的缺陷所

22、在，从而查漏补缺.希里学校以后多支配一些类似的实践环节，让同学们学以致用。在设计中要求我要有耐性和毅力，还要细心，稍有不慎，一个小小的错误就会导致结果的不正酹，而对错误的检查要求我要有足够的耐性，通过这次设计和设计中遇到的问题，也积笈了肯定的阅历，对以后从事工作会有肯定的帮助,在应用VHD1.的过程中让我真正领悟到了其在电路设计上的优越性。用VHD1.硬件描述语言的形式来进行数字系统的设计便利敏捷，利用EDA软件进行编译优化仿真极大地削减了电路设计时间和可能发牛.的错误，降低了开发成本，这种设计方法必将在将来的数字系统设计中发挥越来越重耍的作用。参考文献1杨刚,龙海燕.现代电子技术YHD1.与

23、数据系统设计.北京：电子工业出版社,20042黄仁欣EDA技术好用教程.北京:清华高校出版社,20063潘松.YHD1.好用教程M.成都:电子科技高校出版社,20004李国丽，朱维勇.电子技术试验指导书.合肥：中国科技高校出版社:，20005宋振辉.EDA技术与VHD1.北京:北京高校出版社，20085宋振辉.EDA技术与VHD1.北京：北京高校出版社,2008(6王锁萍.电子设计自动化(EDA)教程.成都：电子科技高校出版社，2001东北石油高校课程设计成果评价表课程名称硬件课程设计题目名称8-3优先编码器学生姓名学力指导老师姓名张岩职称讲师序号评价项目指标满分评分1工作量、工作看法和出勤率按期圆满的完成了规定的任务，难易程度和工作量符合教学要求，工作努力，遵守纪律，出勋率高，工作作风严逆，擅长与他人合作。202课程设计质员课程设计选题合理，计算过程简练精确，分析问题思路清楚，结构严遒，文理通顺，撰写规范，图表完备正确。453创新工作中有创新意识，时前人工作有一些改进或有肯定应用价值。54答辩能正确回答指导老师所提出的问题。3()总分评语：指导老师:年月B